Коллоквиум по теме обмен белков

1). Белки: строение, структура, биороль.

СТРОЕНИЕ, СТРУКТУРА:

Пептидные цепи содержат аминокислотные остатки, соединённые прочными пептидными связями. За счёт внутримолекулярных взаимодействий белки образуют определённую пространственную структуру, называемую "конформация белков". Линейная последовательность (первичная структура) аминокислот в белке содержит информацию о построении трёхмерной пространственной структуры. Различают 4 уровня структурной организации белков, называемых первичной, вторичной, третичной и четвертичной структурами.

Первичная структура

Аминокислотные остатки в пептидной цепи белков чередуются не случайным образом, а расположены в определённом порядке. Линейную последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи называют "первичная структура белка".

Первичная структура каждого индивидуального белка закодирована в участке ДНК, называемом геном.

Вторичная структура - пространственная структура, образующаяся в результате взаимодействий между функциональными группами, входящими в состав пептидного остова. При этом пептидные цепи могут приобретать регулярные структуры двух типов: альфа-спираль и бета-структура.

Альфа-Спираль

Структуры пептидный остов закручивается в виде спирали за счёт образования водородных связей между атомами кислорода карбонильных групп и атомами азота аминогрупп. Водородные связи ориентированы вдоль оси спирали. На один виток альфа-спирали приходится 3, 6 аминокислотных остатка.

альфа-спиральная структура - наиболее устойчивая конформация пептидного остова, отвечающая минимуму свободной энергии.

Бета-Структура (бета-складчатый листок)

Формируется за счёт образования множества водородных связей между атомами пептидных групп линейных областей одной полипептидной цепи, делающей изгибы, или между разными полипептидными цепями.

Как альфа-спираль, так и бета-структуры обнаружены в глобулярных и фибриллярных белках.

Содержание типов вторичных структур в разных белках неодинаково.

По наличию альфа-спиралей и бета-структур глобулярные белки можно разделить на 4 категории.

1. белки, в структуре которых обнаружены только альфа-спирали. К ним принадлежат миоглобин и гемоглобин.

белки с альфа-спиралями и бета-структурами. Характерные сочетания этих конформаций, обнаруженные во многих ферментах, наблюдались в строении лактатдегидрогеназы (ЛДГ) и фосфоглицераткиназы (ФГК).

3. белки, имеющие только бета-структуры. Такие структуры обнаружены в иммуноглобулинах, в ферменте супероксиддисмутазе.

4. белки, имеющие в своём составе лишь незначительное количество регулярных вторичных структур. К таким белкам можно отнести небольшие богатые цистином белки или металлопротеины.

Третичная структура - трёхмерная пространственная структура, образующаяся за счёт взаимодействий (Гидрофобные, Ионные, водородные и ковалентные-дисульфидные) между радикалами аминокислот, которые могут располагаться на значительном расстоянии друг от друга в полипептидной цепи.

четвертичная структура - способ укладки в пространстве отдельных полипептидных цепей, обладающих одинаковой (или разной) первичной, вторичной или третичной структурой, и формирование единого в структурном и функциональном отношениях макромолекулярного образования.

ФУНКЦИИ и их связь со строением:

Многие функциональные белки состоят из нескольких полипептидных цепей, соединенных связями, аналогичными тем, которые обеспечивают стабильность третичной структуры. Каждая отдельно взятая полипептидная цепь, получившая название протомера (мономера или субъединицы), чаще всего не обладает биологической активностью. Эту способность белок приобретает при определенном способе пространственного объединения входящих в его состав протомеров, т.е. возникает новое качество, не свойственное мономерному белку. Образовавшуюся молекулу принято называть олигомером. Олигомерные белки чаще построены из четного числа протомеров (2 - 4, реже 6 - 8) с одинаковыми или разными молекулярными массами – от нескольких тысяч до сотен тысяч. В частности, молекула гемоглобина состоит из двух одинаковых альфа- и двух бета-полипептидных цепей, т.е. представляет собой тетрамер.

Многие ферменты также обладают четвертичной структурой, например фосфорилаза А, состоящая из двух идентичных субъединиц, в каждой из которых по две пептидные цепи. Вся молекула фосфорилазы А, таким образом, представляет собой тетрамер. Отдельные субъединицы чаще всего не обладают каталитической активностью; вообще регуляторные ферменты имеют четвертичную олигомерную структуру. Они наделены функцией обеспечения в клетке требуемых скоростей химических реакций.

Белками так же являются различные виды гормонов, нейромедиаторы, транспортные белки (альбумин переносит жирные кислоты и билирубин, гемоглобин эритроцитов участвует в переносе О2), структурные белки (эластин, коллаген – в составе хрящей), защитные белки (иммуноглобулины иммун. защита, фибриноген, тромбин - свертыв.крови - гемостаз), сократительные белки (актин и миозин), выполняющие различные функции согласно их назначению.

2). Динамика белков в организме

Источники и пути использования АК (содержание АК в организме примерно 35 г):

1. Белки тканей превращаются в свободные АК клеток и плазмы крови (это белки пищи = 0,7 г/кг в сут; АК, синтезируемые в организме) под действием ферментов катепсинов (в лизосомах), которые расщепляют пептидные связи с образованием свободных АК, которые могут использоваться в разных направлениях, в том числе для построения новых белков, т.е. превращаться в белки тканей обратно:

Белки тканей <–> свободные АК

2. Свободные АК превращаются в конечные продукты распада (мочевина, вода, углекислый газ), а так же в небелковые азотсодержащие соединения (азотистые основания, гормоны (адреналин, норадреналин), биогенные амины)

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ на АБ:

1.Обеспечение организма исходными субстратами для синтеза белков. Зависит от: поступления с пищей, состояние процессов, переваривания и всасывания продуктов их перевариваня.

2. Потребность организма в АК, как энергетических субстратах. Зависит от: потребности в энергии при поступлении в организм основных энергетических субстратов.

Распад и синтез белков регулируется гормонами.

АНАБОЛИческие гормоны – усиливают синтез (инсулин, СТГ, андрогены, эстрогены)

Анаболики – химическая модификация природных андрогенов

КАТАболические гормоны – усиливают распад белков при гиперпродукции или при принятии терапевтических лекарств. (глюкокортикоиды) Проявляют действие в клетках лимфоидной ткани. Используются для коррекции иммунных процессов, противовоспалительных и аутоиммунных заболеваниях.

Аминокислоты подразделяются на незаменимые (валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, фенилаланин, триптофан, лизин), частично заменимые (аргинин и гистидин) и заменимые (аланин, аспарагин, аспарагиновая кислота, глицин (гликокол), глутамин, глутаминовая кислота, пролин, серин, тирозин, цистеин (цистин)). Незаменимые аминокислоты не синтезируются в организме человека, но необходимы для нормальной жизнедеятельности. Они должны поступать в организм с пищей.

АЗОТИСТЫЙ БАЛАНС.

- разница между количеством азота, получаемого с пищевыми азотсодержащими веществами (главным образом белками), и количеством выделяемого азота (преимущественно в виде мочевины и аммонийных солей).

ВИДЫ АБ:

Нейтральный АБ – Оптимальное соотношение получаемого и выделяемого количества азота

- у здорового человека при нормальной жизнедеятельности

Положительный АБ - в организм поступает азота больше (более 20г), чем выводится, усилен анаболизм (более 20г азота).

-в период роста у детей

-состояние компенсации после отрицательного АБ.

-при беременности

-гиперпродукция или прием с лечебной целью анаболических гормонов

-скорость синтеза белков выше скорости их распада

-увеличение массы тела

ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ АБ – выделение азота преобладает над его поступлением

-из-за усиленного катаболизма, при

-при оперативных вмешательствах

-травмы

-гиперпродукция или прием с лечебной целью глюкокортикоидов

-из-за недостаточного поступления в организм белков пищи (алиментарное голодание)

-нарушение переваривания белков и всасывания АК (мальабсорбции) при хронич. заболевания ЖКТ

-при старении.

Синдром белкового голодания – Квашиоркор (ударение на 2 О)

вид тяжёлой дистрофии. Болезнь обычно возникает у детей 1-4 лет, хотя бывает что она возникает и в более старшем возрасте (например, у взрослых или у более старших детей).

Развивается из-за нарушения биосинтеза быстрообновляемых белков (альбуминов и др.).

Проявления:

1. Снижение синтеза альбумина приводит к отекам

2. сниж. синтеза гемоглобина -> к анемии

3. сниж. синтеза пищеварительных ферментов и скорости обновления энтероцитов, что ведет к нарушению переваривания и всасывания в ЖКТ (мальабсорбция), что в свою очередь ведет к снижению АБ – круг замыкается.

4. сниж. биосинтеза иммуноглобулинов, что повышает риск инфекции.

3). ПЕРЕВАРИВАНИЕ БЕЛКОВ В ЖЕЛУДКЕ:

Идет под действием пепсина.

Обкладочные (париетальные) клетки стенок желудка образуют соляную кислоту, главные клетки секретируют пепсиноген (неактивная форма пепсина). Добавочные и другие клетки эпителия желудка выделяют муцинсодержащую слизь. Париетальные клетки секретируют в полость желудка также гликопротеин, который называют "внутренним фактором" (фактором Касла).

ПЕПСИН: выделяется главными клетками в виде пепсиногена, который под действие HCl в реакции ограниченного протеолиза превращается в пепсин

Пепсиноген + HCl -> пепсин + 42 АК

Аутокатализ – обязательное присутствие остаточных молекул пепсина для его синтеза из пепсиногена.

Пепсин – эндопептидаза, расщепляет ароматические АК внутри (фенилаланин, тирозин, триптофан).

HCl – СОЛЯНАЯ КИСЛОТА:

Образование вызвано выделением гистамина и гастринов, которые в свою очередь выделились на поступление пищи.

Источником Н+ является Н2СО3, которая образуется в обкладочных клетках желудка из СО2, диффундирующего из крови, и Н2О под действием фермента карбоангидразы (карбонатдегидратазы):

Н2О + СО2 -> Н2СО3 -> (НСО3-) (бикарбонатанион) + (H+)

Диссоциация Н2СО3 приводит к образованию бикарбоната, который выделяется в плазму в обмен на С1-, и ионов Н+, которые поступают в просвет желудка путём активного транспорта, катализируемого мембранной Н+/К+-АТФ-азой.

ДЕЙСТВИЕ КИС-ТЫ:

-денатурация белков пищи

-бактерицидное действие и препятствует попаданию патогенных бактерий в кишечник.

-активирует пепсиноген и создаёт оптимум рН для действия пепсина.

-Повыш. концентрации кислоты: гастриты, язвенная болезнь, изжога, диарея.

-Сниж. концентрации кислоты: гастриты, снижение пищеварения, сниж.внутреннего фактора Касла и как следствие снижение витамина В12,что ведет к анемии.

-Анацидность (рН желудочного сока >6,0) свидетельствует о значительной потере слизистой оболочкой желудка обкладочных клеток, секретирующих соляную кислоту, что часто вызывает рак желудка.

4). ПЕРЕВАРИВАНИЕ в 12-перстной кишке:

Низкое значение рН химуса вызывает в кишечнике выделение белкового гормона секретина, поступающего в кровь. Этот гормон в свою очередь стимулирует выделение из поджелудочной железы в тонкий кишечник панкреатического сока, содержащего (НСО3-), что приводит к нейтрализации НСl желудочного сока и ингибированию пепсина. В результате рН резко возрастает от 1,5-2,0 до 7,0.

Защита клеток от действия протеаз

-пищеварительные ферменты образуются в виде неактивных предшественников в клетках поджелудочной железы и активируются только после секреции в просвет кишечника. Таким образом, место синтеза и место действия этих ферментов пространственно разделены.

-в клетках поджелудочной железы присутствует белок-ингибитор трипсина, образующий с активной формой фермента (в случае преждевременной активации) прочный комплекс.

панкреатические ПРОТЕАЗЫ

(трипсиноген, хемотрипсин, проэластаза – неактивные формы)

Активация:

1. Трипсиноген -> трипсин (ферм. энтерокиназа) – ограниченный протеолиз.

Трипсин активирует все остальные протеазы путем ограниченного протеолиза.

Трипсин разрушает связи между основными АК (лизин, аргинин)

2. Химотрипсин – разрушает связи между АК, образованными карбоксильными группами ароматических аминокислот (Фенилаланин, Тирозин, Триптофан)

3. проэластаза -> эластаза (под дейст. трипсина)

4. прокарбоксипептидазы А и В. -> карбоксипептидазы А и В (под дейст. трипсина).

1 и 2 – эндопептидазы, 4 – экзопептидазы - цинксодержащие ферменты, отщепляют С-концевые остатки аминокислот. Причём карбоксипептидаза А отщепляет преимущественно аминокислоты, содержащие ароматические или гидрофобные радикалы, а карбоксипептидаза В - остатки аргинина и лизина.

Последний этап переваривания - гидролиз небольших пептидов, происходит под действием ферментов аминопептидаз и дипептидаз, которые синтезируются клетками тонкого кишечника в активной форме.

-Аминопептидазы последовательно отщепляют N-концевые аминокислоты пептидной цепи. Наиболее известна лейцинаминопептидаза - Zn2+- или Мn2+-содержащий фермент.

-Дипептидазы расщепляют дипептиды на аминокислоты, но не действуют на трипептиды.

В результате последовательного действия всех пищеварительных протеаз большинство пищевых белков расщепляется до свободных аминокислот.

5). Гниение ак в толстом кишечнике:

Гниение – потеря АК водорастворимых свойств (реакции дезаминирования и декарбоксилирования).

Биороль: Малая часть продуктов гниения явл-ся энергетическим субстратом для микрофлоры толст.киш., для синтеза витаминов А, В.

Между перевариванием и гниением существуют следующие различия:

1) переваривание идет под действием собственных ферментов ЖКТ, а гниение под действием ферментов микрофлоры толстого кишечника;

2) переваривание идет до аминокислот, а гниение затрагивает сами аминокислоты;

3) при переваривании образуется смесь аминокислот, которая всасывается, а при гниении образуются амины и другие продукты, которые выводятся из организма.

Их необходимо обезвреживать, что идет в печени.

Продукты:

-фенол, крезол и бензойная кислота (продукты гниения тирозина), которые вступают сразу во 2 стадию обезвреживания, т.к. у них уже есть ОН групп.

- индол, скатол (вступают в 1 стадию обезвреживания) – продукты гниения триптофана

6). Обезвреживание продуктов гниения

Идет в 2 стадии:

1) микросомальное окисление в мембранах ЭПС гепатоцитов, ферм: цитохром-Р450 и цитохром-Р450-редуктаза, которые добавляют ОН группу к токсическим веществам, что возвращает им водорастворимость.

R-H -> (ферм. монооксигеназа и супероксид анион) R-OH

2) конъюгация:

токсические вещества с эндогенными субстратами (глюкуроновая кис-та, глицин, глутатион, остаток Н3СО4 в активной форме фосфоаденозинфосфосульфата).

R-OH + УДФ – С6Н9О6 -> R-О-С9Н9О6 + УДФ (ферм. трансфераза)

Вещество становится водорастворимо и выводится почками с мочой.

Токсич.действие: АК превращаются в токсичные липофильные (жирорастворимые) вещества, значит, они могут встраиваться в мембраны клеток, нарушая транспорт через мембраны.

7). Основные пути использования АК в организме:

АК могут идти на образование азотсодержащих белковых соединений: фосфолипидов мембран, гема, пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, биогенных аминов (катехоламинов, гистамина) и других соединений

Также АК используют на построение белков тканей.

При дезаминировании АК образуется аммиак, который превращается в мочевину и экскретируется с мочой.

АК используются для продукции альфа-кетокислот (образование глюкозы в печени), которые распадаются на воду, углекислый газ с выделением энергии.

Усиленный распад АК препятствует построению белков.

8). Дезаминирование АК:

реакция отщепления альфа-аминогруппы (- NH2) от аминокислоты, в результате чего образуется соответствующая альфа-кетокислота (безазотистый остаток) и выделяется молекула аммиака.

1. прямое (окислительное дезаминирование):

Только глутамат.

Глутамат -> альфа-кетоглутарат + NH3 (фермент глутаматдегидрогеназа, кофермент NAD+)

! обратимая реакция и при повышении концентрации аммиака в клетке может протекать в обратном направлении, как восстановительное шинирование альфа-кетоглутарата.

2. непрямое дезаминирование:

Катализаторы – трансферазы, кофермент витамин В6.

Идет в 2 стадии:

а) трансаминирование – перенос кетогруппы на АК, а аминогруппу на кетокислоту:

аланин + альфа-кетоглутарат -> (ферм. аланинаминтрасфераза – АЛТ) пируват + глутамат.

б) глутамат вступает в прямое дезаминирование.

ПИРУВАТ:

1. Пируват -> аланин (трансаминирование)

2. Пируват -> оксалоацетат -> глюкоза (реакции ЦТК)

3. пируват -> (окислительное декарбоксилирование) до Ацетил-КоА -> 2 пути:

а) Ацетил-КоА -> СО2 + Н2О (в ЦТК и ЦПЭ- цепь переноса электронов)

б) Ацетил-КоА -> Кетоновые тела -> СО2 + Н2О (в ЦТК и ЦПЭ)

9). ТРансаминирование ак:

реакция переноса альфа-аминогруппы с аминокислоты на альфа-кетокислоту, в результате чего образуются новая кетокислота и новая аминокислота.

аланин + альфа-кетоглутарат -> (ферм. аланинаминтрасфераза – АЛТ) пируват + глутамат.

Аспартат + альфа-кетоглутарат -> (ферм. аспартатаминтрасфераза – АСТ) оксалоацетат + глутамат

БИОРОЛЬ ТРансаминированиеЯ

Поскольку этот процесс обратим, ферменты аминотрансферазы функционируют как в процессах катаболизма, так и биосинтеза аминокислот. Трансаминирование - заключительный этап синтеза заменимых аминокислот из соответствующих альфа-кетокислот, если они в данный момент необходимы клеткам. В результате происходит перераспределение аминного азота в тканях организма. Трансаминирование - первая стадия дезаминирования большинства аминокислот, т.е. начальный этап их катаболизма. Образующиеся при этом кетокислоты окисляются в ЦТК или используются для синтеза глюкозы и кетоновых тел. При трансаминировании общее количество аминокислот в клетке не меняется.

Клинико-диагностическоезначение определения АЛТ и АСТ:

АСТ в клетках миокарда и мышц.

АЛТ-в клетках печени

При повреждении клеток этих органов, фермент выходит в кровь, где активность их резко повышается. Можно основываться на показателях АЛТ и АСТ, но на него нельзя ссылаться как на единственное доказательство.

В клетках сердечной мышцы количество ACT значительно превышает количество АЛТ, а в печени - наоборот. Поэтому особенно информативно одновременное измерение активности обоих ферментов в сыворотке крови. Соотношение активностей ACT/АЛТ называют "коэффициент де Ритиса". В норме этот коэффициент равен примерно 1,33. При инфаркте миокарда активность ACT в крови увеличивается в 8-10 раз, а АЛТ - в 1,5-2,0 раза.

10). Аммиак:

Токсичен

ОБРАЗОВАНИЕ:

1. Непрямое дезаминирование (основной путь дезаминирования аминокислот) во всех тканях.
2. Окислительное дезаминирование глутамата во всех тканях
3. Неокислительное дезаминирование гистидина, серина, треонин, преимущественно в печени.
4. Окислительное дезаминирование аминокислот (малозначимый путь дезаминирования) в печени и почках.
5. Окислительное дезаминирование (путь инактивации биогенных аминов) во всех тканях.
6. Гидролитическое дезаминирование при интенсивной работе мышц.

Механизм токсического действия аммиака

1.Аммиак легко проникает через мембраны в клетки и в митохондриях сдвигает реакцию, катализируемую глутаматдегидрогеназой, в сторону образования глутамата:

альфа-кетоглутарат + NADH + Н+ + NH3 -> Глутамат + NAD+.

Уменьшение концентрации альфа-кетоглутарата вызывает:

-угнетение обмена аминокислот (реакции трансаминирования) и, следовательно, синтеза из них нейромедиаторов (ацетилхолина, дофамина и др.);

-гипоэнергетическое состояние в результате снижения скорости ЦТК.

-клиническое проявление: тремор, судороги, тошнота, рвота, кома, гибель.

-наиболее чувствительная к токсическому действию ткань – нервная – как наиболее потребляющая ткань АТФ.

2.Повышение концентрации аммиака в крови сдвигает рН в щелочную сторону (вызывает алкалоз). Это, в свою очередь, увеличивает сродство гемоглобина к кислороду, что приводит к гипоксии тканей, накоплению СО2 и гипоэнергетическому состоянию, от которого главным образом страдает головной мозг.

Высокие концентрации аммиака стимулируют синтез глутамина из глутамата в нервной ткани (при участии глутаминсинтетазы): Глутамат + NH3 + АТФ -> Глутамин + АДФ + Н3Р04.

Накопление глутамина в клетках нейроглии приводит к повышению осмотического давления в них, набуханию астроцитов и в больших концентрациях может вызвать отёк мозга.

3. NH3 + (H+) -> NH4+

Увеличение ионов приводит к алкалозу (рН в щелочную сторону)

-нарушается трансмембранная передача Na и К

Обезвреживание:

1. Синтез мочевины (орнитиновый цикл Кребса) в печени (растворима, выводится с мочой)

Мочевина: NH2-C(=O) –NH2 амид угольной кислоты.

Одна NH2группа от аммиака, другая от аспартата, =О от воды, С от СО2.

Синтез мочевины:

А) в митохондриях гепатоцитов (ферм. Карбомоилфосфатсинтетаза-I) с затратой энергии которая берется из ЦТК)

NH3 + Н2О + СО2 -> карбомоилфосфат

Б) в цитоплазме гепатоцитов

Карбомоилфосфат + орнитин -> цитруллин

В) цитруллин + Аспартат -> аргининосукцинат

Г) аргининосукцинат -> аргинин + фумарат (идет в ЦТК, превращаясь в малат, затем в оксалоацетат, далее трансаминирование: оксалоацетат + глутамат->аспартат, идет в реакцию В)

Д) аргинин -> мочевина + орнитин

Орнитин идет реакцию Б.

2.образование аммонийных солей а почках.

а) NH3 + глутамат -> глутамин, который идет в клетки почечных канальцев.

б) глутамин -> (ферм. глутаминаза) глутамат + NH3

в) NH3 + (Н+) -> (NH4+)

г) (NH4+) + анионы солей (например ((SO4)-2) -> аммонийные соли

3.образование глутамина и аспарагина, которые являются транспортом аммиака.

11) Глутамин

Транспорт азота из тканей в печень происходит, в основном, в составе 3 соединений: глутамина, аланина, аммиака (небольшое количество в несвязанном виде).

Основное количество глутамина поставляют в кровь мышцы и мозг. Из кровеносного русла его поглощают печень и почки, где он подвергается действию глутаминазы.

12). Орнитиновый цикл мочевинообразования (ОЦК).

Синтез мочевины:

А) в митохондриях гепатоцитов (ферм. Карбомоилфосфатсинтетаза-I) с затратой энергии которая берется из ЦТК)

NH3 + Н2О + СО2 -> карбомоилфосфат

Б) в цитоплазме гепатоцитов

Карбомоилфосфат + орнитин -> цитруллин (под действием орнитинкарбамоилтрансферазы)

В) цитруллин + Аспартат -> аргининосукцинат (аргининосукцинатсинтетаза)

Г) аргининосукцинат -> аргинин + фумарат (идет в ЦТК, превращаясь в малат, затем в оксалоацетат, далее трансаминирование: оксалоацетат + глутамат->аспартат, идет в реакцию В)

Д) аргинин -> мочевина + орнитин

Орнитин идет реакцию Б.

БИОРОЛЬ:

-связывание NH3 в нетоксичное соединение – мочевину, которая выводится с мочой.

-основной путь обезвреживания аммиака (90%)

ИСТОЧНИКИ АТОМОВ МОЧЕВИНЫ:

Мочевина: NH2-C(=O) –NH2 амид угольной кислоты.

Одна NH2группа от аммиака, другая от аспартата, =О от воды, С от СО2.

13). Взаимосвязь орнитинового цикла и ЦТК:

«Двухколесный велосипед Кребса»

Оба идут в митохондриях и обмениваются метаболитами

ЦТК поставляет СО2, АТФ и аспартат (из ЩУК) для ОЦК.

ОЦК поставляет фумарат в ЦТК, который превращается в малат, затем в оксалоацетат (ЩУК), далее трансаминирование: оксалоацетат + глутамат->аспартат -> в ОЦК.

Компенсация затрат аспартата, т.к. он вырывается из ОЦК для реакций ЦТК.

14). Декарбоксилирование АК:

-отщепление карбоксильной группы в виде СО2 с образованием аминов.

Ферм: дикарбоксилазы

Коферм.: пиридоксальфосфат (B6)

Биогенные амины:

1. гистидин ->СО2 + гистамин (стимулирует секрецию желудочного сока, слюны, повышает проницаемость капилляров, вызывает отёки, снижает АД (но увеличивает внутричерепное давление, вызывает головную боль), сокращает гладкую мускулатуру лёгких, вызывает удушье, участвует в формировании воспалительной реакции - вызывает расширение сосудов, покраснение кожи, отёчность ткани; вызывает аллергическую реакцию; выполняет роль нейромедиатора; является медиатором боли.)
2. триптофан -> СО2 + Серотонин (способствует сокращении гладкой мускулатуры сосудов, повышает АД, сосудосуживающий, антидепрессант)
3. Глутамат -> СО2 + ГАМК (тормозной нейромедиатор, повышает дыхательную активность нервной ткани; улучшает кровоснабжение головного мозга.)

Инактивация:

1. Метилирование (+CH3) – перестают быть биологически активными.

(чаще всего гистамина и адреналина)

2. окислением ферментами моноаминооксидазами (МАО) с коферментом FAD - таким путем чаще происходит инактивация дофамина, норадреналина, серотонина, ГАМК. При этом происходит окислительное дезаминирование биогенных аминов.

Образованием сначала альдегидов (под действием МАО), а затем соответствующих кислот (под действием кислорода), которые выводятся почками.

15). Котехоламины:

При образовании катехоламинов, которое происходит в нервной ткани и надпочечниках, и меланина в меланоцитах промежуточным продуктом служит диоксифенилаланин (ДОФА).

Катехоламины: дофамин, норадреналин и адреналин).

Дофамин, в частности, является медиатором среднего отдела мозга.

Норадреналин - возбуждающий медиатор в гипоталамусе, а также медиатор синаптической нервной системы и разных отделов головного мозга.

Адреналин - гормон, активно синтезирующийся при стрессе и регулирующий основной обмен, а также усиливающий сокращение сердечной мышцы.

Гидроксилирование (+ОН),

Метилирование (+СН3),

декарбоксилирование (-СО2) в реакциях:

а) Фенилаланин +ОН -> тирозин (ферм. фенилаланингидроксилаза)

б) Тирозин +ОН -> диоксифенилаланин (ДОФА) (ферм. тирозингидроксилаза)

в) ДОФА – СО2 -> дофамин

г) дофамин +ОН -> норадреналин (ферм. дофамингидроксилаза)

д) норадреналин + СН3 -> адреналин (ферм. метилтрансфераза)

Нарушение синтеза катехоламинов может вызывать различные нервно-психические заболевания, причём патологические отклонения наблюдаются как при снижении, так и при увеличении их количества.

16). Гормональная регуляция белкового обмена:

1. СТГ – соматотропный гормон роста - пептид:

- повышает интенсивность синтеза белка и тормозит процессы его распада – анаболическая функция

-улучшает транспорт (проникновение) АК в клетки для синтеза белка

2. Инсулин:

-анаболическое действие

-усилив.транспорт АК, для синтеза белка.

-активирует гликоген, который является поставщиком энергии для синтеза белка.

3. Половые гормоны:

Андрогены:

-активируют процесс транскрипции и трансляции(синтез) белка.

-мощное анаболическое действие, особенно в мышечной ткани.

Эстрогены:

-усилив. синтез белка в области репродуктивной сферы

4. Глюкокортикоиды:

-усилив.синетз белка в печени

-в остальных органах – катаболическое действие.

17). ФЕНИЛкетонурия (ФКУ).

В печени здоровых людей небольшая часть фенилаланина (около10%) превращается в фениллактат и фенилацетилглутамин. Нарушается структура гена фермента фенилалнингидросилазы в реакции фенил -> тирозин.

Такое нарушение сопровождается гиперфенилаланинемией и повышением в крови и моче содержания метаболитов альтернативного пути: фенилпирувата, фенилацетата, фениллактата и фенилацетилглутамина.

Выделяют 2 формы ФКУ:

1.Классическая ФКУ - наследственное заболевание, связанное с мутациями в гене фенилаланингидроксилазы, которые приводят к снижению активности фермента или полной его инактивации. При этом концентрация фенилаланина повышается в крови в 20-30 раз, в моче - в 100-300 раз по сравнению с нормой. Концентрация фенилпирувата и фениллактата в моче достигает 300-600 мг/дл при полном отсутствии в норме.

Наиболее тяжёлые проявления ФКУ - нарушение умственного и физического развития, судорожный синдром, нарушение пигментации. При отсутствии лечения больные не доживают до 30 лет. Заболевание наследуется по аутосомно-рецессивному типу.

Тяжёлые проявления ФКУ связаны с токсическим действием на клетки мозга высоких концентраций фенилаланина, фенилпирувата, фениллактата. Большие концентрации фенилаланина ограничивают транспорт тирозина и триптофана через гематоэнцефалический барьер и тормозят синтез нейромедиаторов (дофамина, норадреналина, серотонина).

2. Вариантная ФКУ (коферментзависимая гиперфенилаланинемия) - следствие мутаций в генах, контролирующих метаболизм Н₄БП.

Клинические проявления - близкие, но не точно совпадающие с проявлениями классической ФКУ.

Н₄БП необходим для реакций гидроксилирования не только фенилаланина, но также тирозина и триптофана, поэтому при недостатке этого кофермента нарушается метаболизм всех 3 аминокислот, в том числе и синтез нейромедиаторов. Заболевание характеризуется тяжёлыми неврологическими нарушениями и ранней смертью ("злокачественная" ФКУ).

ДИАГНОСТИКА:

- тест полоски с FeCl3 – зеленое окрашивание-анализ мочи на фенилацетат, фенилпируват

- В настоящее время диагностику мутантного гена, ответственного за ФКУ, можно проводить с помощью методов ДНК-диагностики

ЛЕЧЕНИЕ:

Исключают фенилаланин из питания (синтетические продукты: газировка, жвачки и т.д.)

До 10 лет соблюдение диеты и добавление тирозина + сыры, творог, кисломолочные продукты, богатые тирозином.

АЛЬБИНИЗМ:

Причина метаболического нарушения - врождённый дефект тирозиназы. Этот фермент катализирует превращение тирозина в ДОФА в меланоцитах. В результате дефекта тирозиназы нарушается синтез пигментов меланинов.

Клиническое проявление альбинизма (от лат. albus - белый) - отсутствие пигментации кожи и волос. У больных часто снижена острота зрения, возникает светобоязнь, красные глаза, т.к. сосуды просвечивают через оболочку. Длительное пребывание таких больных под открытым солнцем приводит к ожогам и раку кожи.

АЛКОПТОНУРИЯ ("чёрная моча"):

Причина заболевания - дефект гомогентизиндиоксигеназы.

Тирозин-> гомогентизиновая кислота -> (ферм. гомогентизиндиоксигеназа) СО2 + Н2О

Кислота накапливается в суставах и почках или выделяется с мочой, кислота окисляясь кислородом воздуха, образует тёмные пигменты алкаптоны.

Отложение солей кислоты в организме, что вызывает мочекаменную болезнь, артриты, пигментацию соединительной ткани (охроноз),

ДЛЯ ЗАДАЧИ!!!!!

Появление молочной кислоты в желудке:

-при опухолях, клетки быстро делятся и сосуды не успевают за их ростом, что способствует анаэробному развитию)

- при гастритах с пониженным содержанием HCl,которое способствует размножению бактерий)

Date: 2015-05-23; view: 720; Нарушение авторских прав