Модуль 9 обмін амінокислот
А - надходження з їжею великих доз глутамату і фенілацетат при дефекті карбамоілфосфатсінтетази I викликає синтез глутаміну і освіту фенілацетілглутаміна, який виводиться з сечею; Б - введення в раціон бензоату призводить до утворення з гліцину гиппуровой кислоти, в складі якої виводиться азот; В - при дефекті орнітінкарбамоілтрансферази введення великих доз цитруллина стимулює синтез сечовини з карбамоілфосфата і аспартату. При дефекті аргініносукцінатліази введення великих доз аргініну стимулює регенерацію орнитина і виведення азоту в складі цитруллина і аргініносукцінат
ТЕМА 9.7. ШЛЯХИ ВИКОРИСТАННЯ Безазотисті ЗАЛИШКІВ АМІНОКИСЛОТ
1. Катаболізм всіх амінокислот зводиться до утворення шести сполук, що є метаболітами ОПК (рис. 9.14):
Амінокислоти, які в ході катаболізму перетворюються в піруват або інші проміжні продукти ЦТК (α-КГ, сукцинил-КоА, фумарат), в результаті перетворюються в оксалоацетат і використовуються в процесі глюконеогенезу. Ці амінокислоти утворюють групу глікогенних амінокислот.
Освіта глюкози з амінокислот стимулює гормон кортизол, який індукує в печінці синтез ферментів глюконеогенезу, орнітінового циклу і АЛТ.
Деякі амінокислоти в процесі катаболізму перетворюються в ацетоацетат або ацетил-КоА і можуть бути джерелом кетонових тіл - кетогенні амінокислоти: Ліз, Лей.
Катаболізм ряду амінокислот призводить до утворення сполук, які можуть використовуватися для синтезу глюкози, і кетонових тіл, так як перетворюються відразу в два продукти - один з метаболітів ОПК і ацетілКоА (Ілі) або ацетоацетат (Три, Фен, Тир). Такі амінокислоти називають змішаними або Глік-кетогенная (див. Рис. 9.14).
2. Повне окислення безазотистих залишків амінокислот до вуглекислого газу і води реального енергетичного значення не має. Основний шлях їх використання - включення в глюконеогенез. Цей процес посилюється при голодуванні і цукровому діабеті.
Безазотисті залишки амінокислот використовуються для заповнення кількості метаболітів ОПК, який витрачається на синтез біологічно
активних речовин. Такі реакції називають анаплеротіческімі. Можна виділити п'ять анаплеротіческіх реакцій:
Перші дві реакції є основними анаплеротіческімі реакціями.
Тема 9.8. БІОСИНТЕЗ замінних амінокислот
1. Вуглецевий скелет восьми замінних амінокислот (Ала, Асп, АСН, Сер, Гли, Про, Гли, Глн) і цистеїну може синтезуватися з глюкози (рис. 9.15).
α-Аміногрупа вводиться у відповідні α-кетокислот за допомогою реакції трансамінування. Універсальним донором α-аміногрупи є глутамат.
Безпосередньо шляхом трансамінування метаболітів ОПК з глутамат синтезуються:
Умовно замінні амінокислоти Тир і Цис утворюються з використанням незамінних амінокислот:
• фенілаланін перетворюється в тирозин під дією фенілаланінгідроксилази;
• для освіти цистеїну необхідна сірка, донором якої є метіонін. У синтезі використовуються вуглецевий скелет і α-аміногрупи серина.
ЗАВДАННЯ ДЛЯ позааудиторної роботи
1. Перерахуйте основні джерела аміаку в організмі, вкажіть концентрацію аміаку в сироватці крові в нормі.
2. Запишіть формулами основну реакцію знешкодження аміаку в м'язах і головному мозку. Назвіть фермент, вкажіть умови реакції.
3. Частина глутаміну кров'ю транспортується в нирки, де під дією глутамінази розпадається на глутамінової кислоти і аміак. Поясніть значення цієї реакції для організму, для цього:
а) запишіть реакцію, каталізується глутамінази, назвіть її активатор;
б) перерахуйте, у вигляді яких солей виводиться аміак нирками;
4. Напишіть формулами реакцію знешкодження аміаку, характерну тільки для печінки. Вкажіть фермент, умови реакції. Яка подальша доля продукту реакції?
5. а) Перепишіть в зошит схему глюкозоаланінового циклу (рис. 9.16), доповнивши відсутні компоненти і назвавши процеси, в які залучаються зазначені метаболіти;
б) вкажіть функцію глюкозоаланінового циклу;
в) згадавши тему «Обмін вуглеводів» (див. модуль 6), назвіть ще один цикл, який функціонує між цими тканинами і пов'язаний з глюкозо-аланіновую шунтом.
6. Вкажіть, в чому полягає біологічна роль орнітінового циклу Кребса-Гезелейта. Для цього:
а) напишіть схему процесу, вкажіть ферменти;
б) перерахуйте найбільш важливі продукти процесу: 1 -. 2 -.
в) назвіть джерела атомів азоту сечовини: 1 -. 2 -.
г) вкажіть, скільки АТФ потрібно для синтезу 1 моль сечовини;
д) напишіть формулами реакції, що йдуть з витратою АТФ, вкажіть ферменти.
7. Напишіть схему регенерації аспартату. Вкажіть можливі джерела азоту аспартату: 1 -. 2 -.
8. а) Назвіть причини первинної і вторинної гипераммониемии;
б) перерахуйте механізми токсичної дії високих концентрацій аміаку на організм;
в) поясніть дію великих доз аргініну при аргініносукцінатуріі (спадковий дефект аргініносукцінатліази), напишіть реакції, які відбуваються під час вступу аргініну.
9. Напишіть схему використання Безазотисті залишку:
10. Напишіть анаплеротіческую реакцію, в якій використовується піруват, назвіть фермент, кофермент. Вкажіть, яку роль відіграють анаплеротіческіе реакції в організмі.
11. Заповніть табл. 9.6.
Таблиця 9.6. Класифікація амінокислот за використання Безазотисті залишку
12.Виберіте правильні відповіді.
а) З метаболітів ОПК шляхом трансамінування синтезуються амінокислоти:
A. Лізин Б. Лейцин
B. Аланін Г. Аспартат Д. Глутамат
б) Напишіть формулами реакції синтезу обраних амінокислот з відповідних попередників, назвіть ферменти, коферменти.
ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ
1.Виберіте правильні відповіді. Джерелом аміаку в організмі є:
A. Дезамінування амінокислот Б. Катаболізм нуклеотидів
B. Інактивація біогенних амінів
Г. Процеси гниття білків в кишечнику Д. Розпад сечовини
2.Виберіте правильні відповіді. Кінцеві продукти азотистого обміну:
A. Глутамин Б. Карнітин
B. Сечовина Г. Аланин
Д. Амонійні солі
3.Встановити відповідність. фермент:
A. карбамоілфосфатсінтетази I Б. глутамінази
1. дезамінується аланин в печінці
2. Знешкоджує аміак в печінці
3. Розщеплює глутамин в нирках 4. Виконайте «ланцюгове» завдання:
а) при тривалому голодуванні гормон кортизол стимулює в тканинах розпад
білків. Утворилися амінокислоти надходять в печінку і включаються в процес:
A. Дезамінування Б. гліколізу
B. Синтезу глікогену
Г. Синтезу амінокислот Д. Синтезу кетонових тіл
б) продуктом зазначеного процесу є:
A. Глюкоза Б. Аміак
B. Цитрат Г. Лактат
в) ця речовина в печінці перетворюється в:
B. Аспартат Г. Аланин
г) отримане з'єднання включається в:
B. Орнітіновий цикл Г. цитратний цикл
Д. Глюкозоаланіновий цикл
д) напишіть схему обраного процесу, вкажіть ферменти
е) в цьому процесі синтезується:
A. Глюкоза Б. Піруват
B. Сечовина Г. Глутамат Д. ацил-КоА
ж) утворилося речовина:
A. Депонується в тканинах Б. Екскретується нирками
B. Виділяється з жовчю в кишечник Г. В клітинах окислюється до СО2 і Н2 Про
Д. Використовується як енергетичний субстрат
5.Виберіте правильні відповіді.
В мітохондріях локалізовано ферменти:
A. карбамоілфосфатсінтетази I Б. аргіназа
B. Орнітінкарбамоілтрансфераза Г. Аргініносукцінатліаза
6.Виберіте правильну відповідь.
а) Реакцію з витратою АТФ каталізує:
A. Орнітінкарбамоілтрансфераза Б. карбамоілфосфатсінтетази I
B. глутаматдегідрогеназа Г. аргіназа
б) напишіть формулами реакцію, яку каталізує обраний фермент.
7.Установіте відповідність. Дефект ферменту:
A. Орнітінкарбамоілтрансфераза Б. Аргініносукцінатліаза
B. карбамоілфосфатсінтетази I Г. аргіназа
Д. Аргініносукцінатсінтетаза Ензимопатія:
1. Гіперамоніємія I
8.Виберіте правильні відповіді.
A. аланін Б. Орнітин
B. глутамат Г. Глутаміну Д. Аміаку
9.Виберіте правильні відповіді.
Підвищений вміст сечовини в сироватці крові може бути виявлено при:
A. Посиленої розпаді тканинних білків (ракова кахексія) Б. Значні надходження білків з їжею
B. Порушенні фільтраційної здатності нирок Г. ураження паренхіми печінки (гепатит)
Д. дефекти ферментів орнітінового циклу
10.Виберіте правильні відповіді.
При гиперкортицизме (підвищеній секреції кортизолу корою наднирників) спостерігається:
A. Зменшення синтезу екскретіруемих білків печінки Б. Індукція синтезу ферментів орнітінового циклу
B. Збільшення швидкості синтезу глутаматдегідрогенази Г. Посилення розпаду тканинних білків
Д. Репресія синтезу ферментів орнітінового циклу
11.Установіте відповідність. Безазотисті залишок:
B. сукцініл-КоА Г. оксалоацетата Д. Фумарат
12.Установіте відповідність. Метаболіт ОПК:
A. α-кетоглутаратом Б. сукцініл-КоА
B. Ацетил-КоА Г. Фумарат
1. Утворюється тільки з глікогенних амінокислот
2. Утворюється тільки з кетогенних амінокислот
3. Не утворюється з амінокислот
13.Установіте відповідність. попередник:
A. Серін Б. Піруват
B. 3-фосфогліцерат Г. Глутамат
• Добове виділення креатиніну: 1-2 г (ця величина прямо пропорційна масі м'язів)
ЗАВДАННЯ ДЛЯ аудиторної роботи
1. Хворий, що страждає на туберкульоз, проходив тривале лікування антибіотиками. В результаті у нього з'явилися симптоми дисбактеріозу і анемії (діарея, блювота, слабкість, запаморочення). Обстеження показало зниження загальної кількості еритроцитів в крові пацієнта, збільшення їх обсягу поряд зі зменшенням вмісту в них гемоглобіну. Поясніть причини зазначених порушень. Для цього:
а) вкажіть роль мікрофлори кишечника в забезпеченні організму людини вітаміном, недостатність якого призводить до порушення метаболізму еритроцитів;
б) назвіть захворювання, яке є першим проявом недостатності цього вітаміну;
в) напишіть схему реакції перетворення вітаміну в кофермент і уявіть схему утворення похідних цього коферменту;
г) перерахуйте функції зазначених сполук.
2. При обстеженні пацієнта виявилося, що концентрація креатиніну в сечі становить 30 ммоль / л (при нормі 8,8-17,6 ммоль / л). Назвіть, яку патологію можна припустити у цього хворого, для відповіді:
а) перерахуйте амінокислоти - попередники креатиніну;
б) напишіть схему освіти креатиніну і вкажіть органи, які беруть участь в цьому процесі;
3. Сир містить всі незамінні амінокислоти. Відомо, що при жировому переродженні печінки хворим рекомендують вживати в їжу багато сиру. Поясніть, чому така дієта може поліпшити стан хворого. Для цього:
а) назвіть частки, що у транспорті триацилгліцеролів з печінки; перерахуйте компоненти, що входять до їх складу;
б) напишіть реакцію синтезу холіну та вкажіть, яка з незамінних амінокислот необхідна для цього;
в) напишіть формулу фосфолипида, до складу якого входить холін.
4. Розвиток серцево-судинних захворювань іноді супроводжується підвищенням в крові рівня гомоцистина. При цьому підвищується рівень тромбоутворення, формуються атеросклеротичні бляшки. Гомоцистину надає також токсичну дію на нервову систему, гомоцистинурія відзначається при деменції і хвороби Альцгеймера. Тютюнопаління, зловживання кавою підвищують рівень гомоцистина в крові. Рівень його знижується при комплексній вітамінотерапії вітамінами ВС. В12, B6 Поясніть механізм лікувальної дії вітамінів при гомоцистинурии. Для цього:
а) назвіть амінокислоту, в процесі перетворення якої в клітинах утворюється гомоцистеїн і гомоцистину;
б) покажіть схему ресинтезу цієї амінокислоти;
в) на схемі відзначте реакції, в яких беруть участь перераховані вітаміни;
г) перерахуйте біологічні функції названої амінокислоти, напишіть реакцію її активації, вкажіть фермент;
д) наведіть приклади використання активованої амінокислоти для синтезу біологічно активних сполук.
5. У новонародженої дитини в пологовому будинку виявили на мокрих пелюшках темні плями. При обстеженні в сечі виявлено велику кількість гомогентизиновой кислоти. Поясніть можливу причину спостережуваного порушення. Для відповіді:
а) назвіть сполуки, що накопичуються в сечі хворого, вкажіть, при якому захворюванні спостерігається такий симптом;
б) напишіть схему метаболічного шляху, в якому ця сполука є проміжним метаболітом; вкажіть ферменти і кофактор;
в) назвіть фермент, відсутність якого є причиною захворювання;
г) використовуючи матеріали підручника (модуль 3), вкажіть тип мутації в гені цього ферменту.
а) назвіть причину даного захворювання;
б) напишіть реакцію, яка блокована при даному захворюванні;
в) напишіть схему альтернативного шляху метаболізму субстрату.
7. Літній пацієнт страждає на хворобу, раніше відомої як «тремтливий параліч». Основними її симптомами є напруга м'язів, скутість руху, мимовільне тремтіння рук і голови. Припустімо, яким захворюванням страждає даний пацієнт. Для відповіді:
а) назвіть причину захворювання;
б) напишіть реакції, швидкість яких знижена в цьому випадку;
в) перерахуйте підходи до лікування цієї патології в медичній практиці; назвіть відповідні препарати, що застосовуються при лікуванні, і механізм їх дії.
8. Для лікування депресій легкої та середньої тяжкості, що супроводжуються тривожними станами, для поліпшення настрою і підвищення психічної і фізичної активності використовують препарати Деприм, Негрустін, що містять сухий екстракт звіробою звичайного (Hypericum perforatum). Встановлено, що основні діючі речовини препаратів - гиперицин, флавоноїди - підвищують кількість серотоніну в клітинах мозку, пригнічуючи МАО. Поясніть механізм терапевтичної дії Деприма. Для цього:
а) вкажіть місце синтезу і функції серотоніну в організмі;
б) напишіть схему синтезу та інактивації серотоніну, назвіть ферменти і коферменти;