Зачет аминокислоты. ЗАЧЕТ АМИНОКИСЛОТЫ. Вариант 1 Реакции утилизации аммиака
 Скачать 72.26 Kb.
|
|
Вариант 1 1. Реакции утилизации аммиака. - Орнитиновый цикл синтеза мочевины Основная часть аммиака для орнитинового цикла поставляется из кишечника, а также при дезаминировании аминокислот в печени и гидролиза глутамина. В ходе этого цикла образуется мочевина – основной конечный продукт азотистого обмена. На долю мочевины приходится 80–85% всего азота, выводимого из организма. Мочевина – нейтральное, хорошо растворимое в воде соединение, легко удаляется из организма с мочой. В среднем за сутки с мочой взрослого человека выводится около 30 г мочевины. Орнитиновый цикл – процесс ферментативный, энергозависимый. На образование одной молекулы мочевины расходуется 3 АТФ. Начальные этапы цикла осуществляются в митохондриях, промежуточные и заключительные – в цитозоле клетки. NH3 + CO2 + 2 АТФ = карбомоилфосфат. Карбомоилфосфат конденсируется с орнитином с образованием цитруллина. Орнитин = катализатор. Цитруллин поступает в цитоплазму, + аспартат = аргининосукцинат, он расщепляется с образованием фумарата и аргинина. Аргинин под действием аргиназы расщепляется с образованием мочевины и орнитина. Мочевина выводится из организма с мочой, а орнитин вступает в новый цикл мочевинообразования. Фумарат, образовавшийся в предыдущей реакции, превращается до оксалоацетата, который в реакции трансаминирования превращается в аспартат и участвует в реакции с цитруллином. Источником азота одной аминогруппы мочевины является свободный аммиак, источником второй – аспартат. - Восстановительное аминирование кетокислот - Образование амидов (амидирование) - Образование аммонийных солей 2. В состав белков пищи, которую скармливали животным, входили пептиды следующего состава: Ала-Вал-Мет-Лит-Фен-Сер-Иле-Три-Лиз-Тре-Глу-Про-Три-лиз-Мет-Вал-Лей-Гли-Асп-Гли. А. Назовите ферменты, которые расщепляют эти пептиды: -в желудке – пепсин -в просвете тонкого кишечника – трипсин, химотрипсин, карбоксипептидазы -в слизистой тонкого кишечника - аминопептидазы Б. Является ли данный пептид полноценным с биологической точки зрения. Нет, т.к. отсутствуют незаменимые аминокислоты аргинин и гистидин 3. Какие процессы лежат в основе гниения аминокислот в кишечнике? В основе гниения лежат реакции декарбоксилирования и дезаминирования с образованием множества продуктов гниения. 4. Почему при дефиците витамина В6 возможно возникновение судорог у детей? Витамин В6 в качестве кофактора пиридоксальфосфата(ПФ) катализирует декарбоксилирование глутамата, при этом образуется ГАМК, - тормозной нейромедиатор, при его недостатке развиваются судороги. 5. Какие кетокислоты могут выступать в роли акцептора аминогрупп в реакциях трансаминирования? а-кетоглутарат, оксалоацетат и пируват. 6. При каком наследственном заболевании аминокислотного обмена пеленки детей окрашиваются в черный цвет. Что является причиной этого заболевания? Алкоптонурия, связано с дефицитом гомогентизатдиоксигеназы (нарушено окисление гомогентизиновой кислоты в тканях) 7. Биогенные амины – образование и инактивация. Роль витаминов В2, В6 и РР. Гистамин, серотонин, катехоламины, ГАМК и их биологическая роль. Биогенные амины являются продуктами декарбоксилирования ряда аминокислот (тирозина, триптофана, гистидина, глутамата) или их гидроксипроизводных (дигидроксифенилаланина – ДОФА, 5-гидрокситриптофана). К биогенным аминам относятся катехоламины (дофамин, норадреналин, адреналин), гистамин, серотонин, триптамин, тирамин, ГАМК (гамма-аминомасляная кислота). Образование биогенных аминов происходит в специализированных клетках (например, катехоламины образуются в клетках мозгового слоя надпочечников, гистамин – в тучных клетках и т.д.) под влиянием специфических тканевых В6-витаминозависимых декарбоксилаз. Синтезированные биогенные амины накапливаются в клетке в комплексе с белками или нуклеотидами. Под влиянием внешнего стимула происходит высвобождение биогенных аминов из связанных форм и активный выход из клетки путем экзоцитоза. Инакртивация нужна чтобы организм не разрушался. Основным механизмом инактивации биогенных аминов является их окислительное дезаминирование под влиянием фермента – моноаминооксидазы. Образующиеся в результате окислительного дезаминирования альдегиды окисляются до соответствующих кислот. Моноаминооксидаза является ФАД-содержащим ферментом и локализуется преимущественно в митохондриях. Некоторые ингибиторы моноаминооксидазы используются в медицине для лечения гипертонической болезни, депрессии, шизофрении. B2 рибофлавин окислительно-восстановительные реакции (транспорт Н+ и е-); B6 пиридоксин декарбоксилирование аминокислот и перенос аминогрупп; PP никотиновая кислота окислительно-восстановительные реакции (транспорт Н+ и е- ); Гистамин образуется при декарбоксилировании гистидина, является нейромедиатором. Вызывает расширение кровеносных сосудов, понижает артериальное давление, способствует притоку лейкоцитов к местам воспаления (защитная реакция организма против инфекции). Участвует в процессах сенсибилизации организма (поэтому аллергические состояния лечат противогистаминными препаратами). Способствует отделению соляной кислоты в желудочном соке. ГАМК образуется при декарбоксилировании глутамата. Реакция происходит под действием глутаматдекарбоксилазы, локализованной в сером веществе мозга. Является нейромедиатором, оказывает выраженное тормозное влияние на центральную нервную систему. Используется как компонент лекарственных средств, применяемых при эпилепсии, а также при заболеваниях с выраженным моторным компонентом. Серотонин образуется при декарбоксилировании 5-гидрокситриптофана, является мощным сосудосуживающим агентом и стимулятором сокращения гладких мышц. Серотонин известен как важный нейромедиатор, участвующий в восприятии болевых раздражений (и в блокировке болевой чувствительности в экстремальных ситуациях), координации моторной активности, эмоциональном поведении, поддержании ритма сна и бодрствования (наряду с мелатонином, производным серотонина), терморегуляции, а также во многих других процессах. Серотонин регулирует кишечную перистальтику, вызывает сокращение мускулатуры матки, бронхов и других гладкомышечных органов у животных и человека. Катехоламины образуются в мозговом слое надпочечников, а также в клетках мозга. Предшественником в синтезе является тирозин, который в первой реакции подвергается гидроксилированию с образованием ДОФА – дигидроксифенилаланина. В дальнейшем ДОФА декарбоксилируется и образуется дофамин. -гидроксилирование дофамина приводит к образованию норадреналина, который в реакции трансметилирования (донором метильной группы выступает S-аденозилметионин) превращается в адреналин. В клетках мозга отсутствует фермент трансметилирования, поэтому образуется только норадреналин. Адреналин и норадреналин являются истинными гормонами. Они обладают сосудосуживающим эффектом, расширяют просвет бронхов, увеличивают частоту сердечных сокращений, способствуют мобилизации жира и гликогена из депо, усиливают гликогенолиз в мышцах. 8. Нейро-эндокринная регуляция обмена аминокислот. Роль инсулина, соматотропина, глюкокортикоидов, половых гормонов, тироксина в регуляции синтеза белков. Установлено, что денервация органов и тканей приводит к нарушению питания в них, развитию атрофии. При этом происходит активация протеолиза и торможение биосинтеза белков. Денервированная мышца атрофируется, в ней снижается количество миозина (мышечная дистрофия). Гормональные влияния на различные фазы метаболизма белков обеспечивают динамический баланс процессов их синтеза и распада. По своему влиянию на обмен белков гормоны можно условно разделить на две группы: I. Гормоны с анаболическим эффектом (способствуют синтезу белков): 1. Соматотропин синтезируется клетками передней доли гипофиза. Концентрация соматотропина в крови не превышает 3 нг/мл. Секреция гормона носит пульсирующий характер с интервалами 20–30 мин. Уровень гормона может возрастать до 30–100 нг/мл под влиянием таких факторов, как физическая нагрузка, белковое питание, аминокислота аргинин. Более высокая секреция соматотропина отмечается в ночное время. Основное действие соматотропина направлено на регуляцию обмена белков и процессов роста организма. Под влиянием гормона усиливается транспорт аминокислот в клетки мышц, синтез белка в костях, хрящах, мышцах, печени, увеличивается общее количество РНК и общее количество клеток. Влияние гормона на рост скелета и мягких тканей опосредуется соматомединами, которые синтезируются в ответ на взаимодействие гормона с рецепторами клеток печени. Соматомедины обладают инсулиноподобным действием и поэтому называются также инсулиноподобными факторами роста. Они проявляют все действие в меньших концентрациях, чем инсулин. Избыточное образование соматотропина в детском возрасте проявляется развитием гигантизма, при котором имеет место увеличение костей, мягких тканей и органов относительно пропорционально (больные имеют рост до 2 м 80 см). При нарушении синтеза гормона у взрослых развивается акромегалия, при которой имеет место непропорциональное увеличение размеров тела (увеличиваются в основном кости и хрящи лица, кистей, стоп, черепа и т.д.) 2. Инсулин – главный анаболический гормон, обладает следующими эффектами: * активирует дегидрогеназы пентозного пути, одним из продуктов которого является рибозо-5-фосфат, необходимый для синтеза нуклеотидов; * подавляет транскрипцию гена ключевого фермента глюконеогенеза – фосфоенолпируваткарбоксикиназы, вследствие чего снижается скорость глюконеогенеза и, следовательно, ограничивается использование аминокислот в этом процессе; * усиливает поглощение клетками аминокислот (особенно лейцина и валина); * усиливает транспорт в клетку ионов калия, который используется в синтезе белка; * усиливает репликацию ДНК и пролиферацию клеток; * обладает способностью подавлять апоптоз клеток; * контролирует синтез фактора инициации трансляции без которого невозможно присоединение мет.тРНК к инициаторному комплексу. 3. Половые гормоны. Мощным анаболическим действием об-ладают андрогены. Они стимулируют клеточное деление, способст-вуют синтезу белка костной и мышечной тканей. 4. Трийодтиронин и тетрайодтиронин (тироксин) – гормоны щитовидной железы, в физиологических концентрациях способствуют синтезу белка, стимулируют процессы роста организма. Кроме того, трийодтиронин ускоряет транскрипцию гена соматотропина, поэтому при дефиците Т3 клетки гипофиза теряют способность к синтезу гормона роста организма. II. Гормоны с катаболическим эффектом (способствуют распаду белков): 1. Трийодтиронин и тетрайодтиронин (тироксин) в повышенных количествах усиливают катаболические процессы, основной обмен веществ и тормозят синтез белков. 2. Глюкокортикоиды образуются в клетках пучковой зоны надпочечников из холестерола. Влияние глюкокортикоидов на обмен белков проявляется двояко: в печени кортизол в основном оказывает анаболический эффект. В мышцах, лимфоидной и жировой тканях, коже и костях кортизол тормозит синтез белков, РНК и ДНК, а также стимулирует распад белков. Этому содействует способность кортизола стимулировать синтез ферментов катаболизма аминокислот, в частности аминотрансфераз. Кроме того, кортизол стимулирует образование в печени основного фермента глюконеогенеза – фосфоенолпируваткарбоксикиназы, благодаря чему ускоряется использование глюкогенных аминокислот в синтезе глюкозы. Высокая концентрация глюкокортикоидов подавляет иммунные реакции, вызывая гибель лимфоцитов, вызывает торможение роста и деления фибробластов, а также синтез коллагена и фибронектина. Для гиперсекреции глюкокортикоидов типичны истончение кожи, мышечная слабость, атрофия мышц, плохое заживление ран. Вариант 2 Реакции гниения аминокислот в кишечнике Около 5% невсосавшихся аминокислот в нижних отделах тонкого и в толстом кишечнике подвергается действию энзимов гнилостной флоры – гниению. В основе гниения лежат реакции декарбоксилирования и дезаминирования с образованием множества продуктов гниения. Кадаверин и путресцин – трупные яды. Обнаруживаются в больших количествах при гастроэнтерите, холере. В процессе распада серосодержащих аминокислот (цистин, цистеин, метионин) в кишечнике образуются сероводород H2S и метил-меркаптан CH3SH. Диаминокислоты – орнитин и лизин – подвергаются процессу декарбоксилирования с образованием аминов – путресцина и кадаверина. Из ароматических аминокислот: фенилаланин, тирозин и триптофан – при декарбоксилировании образуются соответствующие амины: фенилэтиламин и бензоат, кренол и фенол (ядовитые), триптамин, скатол и идол(ядовитые). Продукты гниения аминокислот являются токсичными. Они частично выводятся, а частично всасываются в толстом кишечнике, в последующем обезвреживаются в печени и выводятся с мочой. Для уменьшения количества образующихся продуктов гниения необходимо, чтобы потребление белков соответствовало физиологическому состоянию организма (физическая активность, возраст и т.д.). Кроме того, потребление пищевых волокон (целлюлоза, лигнин, пектин и т.д.) в составе растительных продуктов приводит к подкислению среды в результате их расщепления микрофлорой с образованием кислых продуктов. Кислая среда препятствует процессу гниения. Пищевые волокна улучшают также моторную функцию кишечника, что ускоряет опорожнение толстого кишечника и уменьшает всасывание продуктов гниения. Возможно ли нарушение гидролиза связей Вал-Тир и Фен-Сер в условиях действия ингибитора трипсина? Возможно нарушение гидролиза связи Фен-Сер, т.к. эта связь расщепляется трипсином. А связь Вал-Тир расщепляется пепсином. О чем свидетельствует приобретение желудочным соком желтого окрашивания после добавления индикатора диметиламиноазобензола? Это свидетельствует об отсутствии соляной кислоты. Индикатор диметиламиноазобензол оранжевого цвета в присутствии свободной соляной кислоты при рН 2,4–4,0 становится красным, а при отсутствии ее – оранжевым или желтым. Объясните, почему реакции трансаминирования рассматриваются как коллектор в метаболизме аминокислот? Реакция трансаминирования выполняет функция своеобразного коллектора, с помощью которого аминогруппы во всех аминокислотах собираются на а-кетоглутарат с образованием глутамата. Напрямую лишится аминогруппы может только глутамат. Поскольку удаление аминогруппы является обязательным условием катаболизма аминокислот, эта реакция обеспечивает вовлечение практически всех аминокислот на путь распада. Какой орган человека участвует в выделении из организма протонов, благодаря какому процессу это становится возможным? Почки. Мочеобразование. Почему при увеличении декарбоксилирующей активности микрофлоры кишечника возможно воспалительное состояние слизистой кишечника? При декарбоксилировании гистидина образуется гистамин, способствующий развитию воспалительной реакции. Трансметилирование и его роль в метаболизме. Роль фолиевой кислоты (Вс) и кобаламина (В12) в обмене одноуглеродных ф ерментов? Трансметилирование Трансметилирование – это процесс переноса метильной группы (СН3) от метионина, который содержит лабильную метильную группу. Метионин участвует в этом процессе в своей активной форме – в виде S-аденозилметионина, образующегося в реакции с АТФ. S-аденозилметионин под влиянием метилтрансферазы передает свою СН3-группу на вещество, подлежащее метилированию, т.е. акцептору. Сам он при этом превращается в S-аденозилгомоцистеин, а акцептор становится метилированным. Далее S-аденозилгомоцистеин расщепляется на аденозин и гомоцистеин. Наиболее энергично процесс трансметилирования протекает в митохондриях клеток печени. Биороль трансметилирования Трансметилирование используется в процессе синтеза адреналина из норадреналина, образования креатина, фосфатидилхолина из фосфатидилэтаноламина, холина из этаноламина, посттрансляционной модификации полипептидных цепей белка, процессинга рибонуклеиновых кислот (расстановка метильных меток в РНК обеспечивает их защиту от собственных эндо- и экзонуклеаз). Трансметилирование является важнейшим механизмом обезвреживания ксенобиотиков путем конъюгации аминов, фенолов и тиоловых соединений с образованием метилпроизводных. Образовавшийся в реакции трансметилирования гомоцистеин может повреждать эндотелий сосудов, в связи с чем повышенная концентрация рассматривается как этиологический фактор развития атеросклероза. Путями утилизации гомоцистеина в организме являются Вс- и В12-зависимое метилирование с образованием метионина и В6-зависимое образование цистеина. Донором метильной группы в первом случае выступает метил-ТГФК. Для успешного протекания реакции требуется присутствие кобаламина, который является коферментом метилтрансферазы. Метильная группа вначале переносится на кобаламин, а уже с метилкобаламина на гомоцистеин. Таким образом, в регенерации метионина задействованы два витамина. Функция фолиевой кислоты шире, чем участие только в реакциях трансметилирования. Она обеспечивает обмен и других одноуглеродных фрагментов – формильных, формимино, метинильных, оксиметильных и метиленовых. Основным источником одноуглеродных фрагментов является серин, который, взаимодействуя с активной формой фолиевой кислоты – тетрагидрофолиевой кислотой (FН4), передает ей метиленовую группу (рис. 1). Метилен в составе FH4 либо восстанавливается до метил-FH4, который затем переносится на гомоцистеин с образованием метионина, либо используется в реакциях синтеза тимина. Другой возможный путь – превращение метилен-FH4 в метинил-FH4 или в формил-FH4, которые используются в реакциях синтеза пуриновых нуклеотидов. Синтез, распад пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов. Подагра. Диагностическое значение определения мочевой кислоты в сыворотке крови. Синтез и распад пуриновых нуклеотидов Образование пуриновых нуклеотидов осуществляется на матрице фосфорибозилпирофосфата, который образуется путем переноса пирофосфата с АТФ на рибозо-5-фосфат. Источниками рибозо-5-фосфата являются пентозный путь превращения глюкозы или распад нуклеозидов. Фософорибозилпирофосфат используется также в синтезе пиримидиновых нуклеотидов. Сборка пуринового основания осуществляется при участии различных доноров углерода и азота, в качестве которых используются глутамин, метинилтетрагидрофолиевая и формилтетрагидрофолиевая кислоты, аспартат. Глицин и СО2 включаются в структуру пуринового основания целиком. В результате десятистадийной серии реакций синтеза образуется первый нуклеотид – инозинмонофосфат. Инозинмонофосфат является общим предшественником всех остальных пуриновых нуклеотидов. В реакции с аспартатом он превращается в АМФ, если же в реакции используется амидная группа глутамина, то образуется ГМФ. В дальнейшем АМФ или ГМФ в реакции с АТФ подвергаются фосфорилированию с образованием соответственно АДФ или ГДФ. ГДФ превращается в ГТФ в реакции переноса фосфата с АТФ. АДФ превращается в АТФ в реакциях окислительного или субстратного фосфорилирования. Основное количество пуриновых нуклеотидов образуется в печени, откуда они поступают в ткани, не способные к их синтезу: эритроциты, полиморфноядерные лейкоциты и частично мозг. Синтез пуриновых нуклеотидов регулируется доступностью фосфорибозилпирофосфата, количество которого определяется скоростью пентозного пути превращения глюкозы и активностью фосфорибозилпирофосфатсинтетазы. Активность последнего подавляется нуклеотидами, которые по эффективности распределяются следующим образом: НМФ>НДФ>НТФ. Фосфорибозилпирофосфат является аллостерическим активатором второй реакции синтеза пуриновых нуклеотидов. Синтез пуриновых нуклеотидов регулируется также в точке разветвления. АМФ и ГМФ подавляют ферменты, катализирующие реакции их образования. Смысл перекрестной регуляции путей использования инозинмонофосфат (ИМФ) заключается в том, чтобы снизить синтез одного пуринового нуклеотида при дефиците другого. Основной продукт распада пуриновых нуклеотидов у человека – мочевая кислота. Ее образование идет путем предварительного гидролитического отщепления фосфатного остатка от нуклеотидов с помощью фосфатаз, расщепления нуклеозидов и последующего дезаминирования и окисления азотистых оснований (рис. 3) с образованием мочевой кислоты. При физиологических значениях рН мочевая кислота слабо диссоциирует и образует натриевую соль. При избыточном образовании мочевой кислоты может развиваться подагра – заболевание, при котором кристаллы мочевой кислоты и ее солей откладываются в суставных хрящах, синовиальной оболочке, подкожной клетчатке с образованием подагрических узлов. Причины подагры: а. Избыточный синтез пуриновых нуклеотидов. б. Нарушение синтеза ИМФ. (ИМФ - пуриновые нуклеотиды - мочевая кислота) в. Избыточное поступление нуклеиновых кислот с пищей. г. Снижение скорости реутилизации пуриновых оснований. д. Ускорение синтеза нуклеиновых кислот. Синтез и распад пиримидиновых нуклеотидов Синтез пиримидинов осуществляется из простых предшественников. Вначале с участием амидной группы глутамина, СО2, воды и АТФ образуется карбомоилфосфат, который связывается с аспартатом с образованием карбомоиласпартата. От карбомоиласпартата отщепляется вода и образуется оротовая кислота. Последняя в дальнейшем взаимодействует с фосфорибозилпирофосфатом с образованием оротидинмонофосфата, декарбоксилирование которого дает уридинмонофосфат (УМФ). УМФ последовательно фосфорили-руется за счет фосфатных групп АТФ с образованием УДФ и УТФ. Амидирование УТФ за счет амидной группы глутамина приводит к образованию цитидинтрифосфата (ЦТФ). Синтез тимидиловых нуклеотидов происходит из дУМФ в реакции метилирования. Донором метильной группы является метилтетрагидрофолиевая кислота. Катаболизм пиримидиновых нуклеотидов сопровождается образованием аммиака, β-аланина, β-аминобутирата, СО2 и NH3. Диагностическое значение определения мочевой кислоты в сыворотке крови. Определение мочевины в сыворотке крови необходимо для диагностики и контроля за лечением ряда заболеваний почек, печени и др. Повышение содержания мочевины в крови свидетельствует о почечной недостаточности. Повышение уровня мочевины в сыворотке крови наблюдается также при других патологических состояниях – усиленном распаде белков, непроходимости кишечника. Поскольку мочевина синтезируется главным образом в печени, вполне понятно, что при ее заболеваниях в первую очередь страдает мочевинообразовательная функция. При этом уровень мочевины в крови уменьшается. ВАРИАНТ 3 1.Реакции образования аммиака. Пути образования аммиака 1) дезаминирование аминокислот 2) распад пуриновых и пиримидиновых оснований 3) гидролиз амидов 4) дезаминирование биогенных аминов Аммиак является высокотоксичным соединением для животных и большинства растений. Осо-бенно к нему чувствительна ЦНС высших животных и человека, на которую он действует как возбужда-ющий агент, а в повышенных концентрациях как судорожный яд. Образование аммиака в тканях идет непрерывно, но тем не менее он не накапливается в них и его концентрация в крови удерживается на низком уровне (10-20 мкг/100 мл). 3. Какая особенность состава молозива способствует усвоению новорожденным антител, поступающих в его составе? У новорожденных детей проницаемость слизистой оболочки выше, чем у взрослых, поэтому в кровь могут поступать либо целые, либо частично гидролизованные молекулы белка, что может быть причиной иммунных реакций. Если ребенок получает молозиво, образующееся в первые дни после ро-дов, то может происходить всасывание антител и антитоксинов, что имеет защитное значение. Этому дополнительно способствует присутствие в молозиве ингибитора трипсина. 4.Как отразится увеличение концентрации аммиака на скорости реакции диссоциации оксигемоглобина? Скорость снизиться. Окись углерода,цианиды,азотная кислота и аммиак может связываться с гемоглобином в местах соединения с кислородом. Они вытесняют кислород и смещают кривую диссоциации влево. 5. присутствие производных каких витаминов необходимо для утилизации образующегося в реакциях трансметилирования гомоцистеина? В6,Вс,В12 6. Выберите пункты, отражающие роль метионина в обмене веществ. а. Донор метильной группы при синтезе ряда соединений. б. Источник серы при синтезе цистеина. в. Участвует в инициации процесса трансляции. г. Донор метильной группы при обезвреживании гормо¬нов и лекарственных веществ. д. Участвует в глюконеогенезе. А,Б,В. 7.ОРНИТИНОВЫЙ ЦИКЛ МОЧЕВИНООБРАЗОВАНИЯ. Орнитиновый цикл мочевинообразования (цикл Кребса-Гензелейта) является главным механизмом обезвреживания аммиака в организме. Осуществляется только в клетках печени. Основная часть аммиака для орнитинового цикла поставляется из кишечника, а также при дезаминировании аминокислот в печени и гидролиза глутамина. В ходе этого цикла образуется мочевина – основной конечный продукт азотистого обмена. На долю мочевины приходится 80–85% всего азота, выводимого из организма. Мочевина – нейтральное, хорошо растворимое в воде соединение, легко удаляется из организма с мочой. В среднем за сутки с мочой взрослого человека выводится около 30 г мочевины. Орнитиновый цикл – процесс ферментативный, энергозависимый. На образование одной молекулы мочевины расходуется 3 АТФ. Начальные этапы цикла осуществляются в митохондриях, промежуточные и заключительные – в цитозоле клетки. Орнитиновый цикл начинается с взаимодействия свободного аммиака с углекислым газом, в результате которого образуется карбомоилфосфат. Реакция катализируется карбомоилфосфаттрансферазой и требует присутствия двух молекул АТФ. Одна из них используется в качестве донора фосфатной группы, включаемой в состав карбомоилфосфата. Карбомоилфосфат далее конденсируется с орнитином с образованием цитруллина. Орнитин в данной реакции выступает в качестве своеобразного катализатора, так как от его количества зависит скорость всего цикла. Цитруллин поступает в цитоплазму, где взаимодействует с аспартатом, в результате чего образуется аргининосукцинат. Аспартат приносит в состав мочевины еще одну аминогруппу. Аргининосукцинат в следующей реакции цикла расщепляется с образованием фумарата и аргинина. Аргинин под действием аргиназы расщепляется с образованием мочевины и орнитина. Мочевина выводится из организма с мочой, а орнитин вступает в новый цикл мочевинообразования. Фумарат, образовавшийся в предыдущей реакции, в реакциях ЦТК превращается до оксалоацетата, который в реакции трансаминирования акцептирует аминогруппу аминокислоты и превращается в аспартат и участвует в реакции с цитруллином. Источником азота одной аминогруппы мочевины является свободный аммиак, источником второй – аспартат. Между орнитиновым циклом мочевинообразования и циклом трикарбоновых кислот существует тесная функциональная зависимость. ЦТК поставляет в орнитиновый цикл СО2 и АТФ. При участии ферментов ЦТК происходит превращение фумарата в аспартат, необходимый для образования аргининосукцината. Последовательность реакций превращения фумарата в аспартат, который включается в орнитиновый цикл, выполняет роль своеобразного привода, обеспечивающего функционирование двух циклических процессов: ЦТК и орнитинового цикла. 8. взаимосвязь обмена углеводов и аминокислот ? Местами "соединения" обмена углеводов и белков является пировиноградная кислота, щавелевоуксусная и α-кетоглутаровая кислоты из ЦТК, способных в реакциях трансаминирования превращаться, соответственно, в аланин, аспартат и глутамат. Безазотистые углеродные скелеты практически всех протеиногенных аминокислот (за исключени-ем лейцина и лизина) могут служить субстратами глюконеогенеза, т.е. катаболизм некоторой части ами-нокислот связан с превращением в глюкозу, которая окисляется ради образования энергии. ВАРИАНТ 4 1. Реакции непрямого дезаминирования АК. Непрямое дезаминирование- это дезаминирование, которое происходит в 2 стадий с участием нескольких ферментов. Оно характерно для большинства АК, так как они не способны к прямому дезаминированию (нет ферментов). На первой стадии происходит одна и несколько реакций переаминирования с участием аминотрансфераз, в результате аминогруппа АК переходит на кетосоединение (α-КГ, ИМФ ионозинмонофосфат). На второй стадии происходит реакция дезаминирования аминосоединения (глу, АМФ (аденозинмонофосфат), в результате чего образуется аммиак. Последовательность реакций непрямого дезаминирования зависит от набора ферментов в тканях. Непрямое дезаминирование в печени Непрямое дезаминирование АК происходит при участии 2 ферментов: аминотрансферазы и глу-ДГ. Аминогруппы АК в результате трансаминирования переносятся на α-КГ с образованием глутамата, который затем подвергается прямому окислительному дезаминированию. Обе стадии непрямого дезаминирования обратимы, что обеспечивает как катаболизм АК, так и возможность образования практически любой АК из соответствующей α-кетокислоты. При энергодефиците АДФ активирует Глу-ДГ, что усиливает катаболизм АК и образование а-кетоглутарата, поступающего в ЦТК как энергетический субстрат. Таким образом, Глу-ДГ играет ключевую роль в регуляции обмена АК и энергии. Непрямое дезаминирование в мышцах (и нервной ткани) В мышечной ткани активность глу-ДГ низка, поэтому при интенсивной физической нагрузке функционирует ещё один путь непрямого дезаминирования с участием цикла ИМФ-АМФ. Можно выделить 4 стадии этого процесса: * трансаминирование с а-кетоглутаратом, образование глутамата (аминотрансфераза); * трансаминирование глутамата с ЩУК(Щавелево-Уксусная кислота) с образование аспартата (АСТ); реакция переноса аминогруппы от аспартата на ИМФ (инозинмонофосфат), образование АМФ и фумарата (аденилосукцинасинтаза и аденилосукцинатлиаза); гидролитическое дезаминирование АМФ (АМФ-дезаминаза). Этот путь дезаминирования преобладает в мышцах при интенсивной работе, в результате которой накапливается молочная кислота. Выделяющийся аммиак предотвращает закисление среды в клетках, вызванное образованием лактата. 2. Какие ферменты гидролизуют следующие связи в белках: 1)Тир – Тир, 2)Вал – Тир, 3)Арг – Фен, 4)Глу – Лей, 5)Тир – Вал? 1. Химотрепсин 2. Пепсин 3.Пепсин, трипсин 4. Пепсин 5. Химотрипсин 3. Благодаря каким механизмам пищевые волокна уменьшают интоксикацию организма продуктами гниения аминокислот? Потребление пищевых волокон в составе растительных продуктов приводит к подкислению среды в результате их расщепления микрофлорой с образованием кислых продуктов. Кислая среда препятствует процессу гниения. Пищевые волокна улучшают также моторную функцию кишечника, что ускоряет опорожнение толстого кишечника и уменьшает всасывание продуктов гниения. 4. Почему при голодании усиливается кетогенез? Усиливается глюконеогенез и следовательно используется оксалоацетат, который связывает ацетил-КоА. И в этом случае ацетил-КоА вовлекается на образование кетокислот. 5. Как отразится увеличение концентрации аммиака на скорости образования ГАМК? Скорость образования ГАМК увеличится. 6. Имеет ли трансметилирование отношение к образованию КЭПа в составе лидера мРНК? Да, используется в процессе процессинга РНК. 7. Механизм токсического действия аммиака. 1. Аммиак сдвигает влево реакцию, катализируемую глу-ДГ, в сторону образования глутамата и уменьшения 2-кетоглутарата: В свою очередь уменьшение концентрации α-кетоглутарата вызывает: а) угнетение реакции трансаминирования АК и снижение синтеза из них нейромедиаторов (ацетилхолина, дофамина и др.); б) снижения скорости ЦТК и развитие энергодефицита. Недостаточность α-кетоглутарата ускоряет реакции синтеза ЩУК из ПВК, сопровождающейся интенсивным потреблением СО2 (особенно характерны для клеток головного мозга). 2. Повышение концентрации аммиака в крови сдвигает рН в щелочную сторону, вызывает алкалоз. Алкалоз увеличивает сродство гемоглобина к кислороду, что препятствует отдачи им кислорода. В результате развивается гипоксия тканей, энергодефицит, от которого главным образом страдает головной мозг. 3. Высокие концентрации аммиака, при участии глутаминсинтетазы, стимулируют синтез глутамина из глутамата в нервной ткани. Накопление глутамина в нервных клетках приводит к повышению в них осмотического давления, набуханию астроцитов и в больших концентрациях вызвает отёк мозга. Снижение концентрации глу нарушает обмен АК и нейромедиаторов, в частности синтез γ-аминомасляной кислоты (ГАМК), основного тормозного медиатора. При недостатке ГАМК и других медиаторов нарушается проведение нервного импульса, возникают судороги. 5. Ион NH4+ практически не проникает через цитоплазматические и митохондриальные мембраны. Избыток NH4+ в крови нарушает трансмембранный перенос одновалентных катионов Na+ и К+, конкурируя с ними за ионные каналы, что также влияет на проведение нервных импульсов. 6. Низкие концентрации аммиака стимулируют дыхательный центр, а высокие – угнетают. 8. Общая характеристика катаболизма АК. Кетогенные и гликогенные АК. В процесс катаболизма (распада) вовлекаются только те аминокислоты, которые оказались не использованными в ходе реакций синтеза белка или образования других соединений. Катаболизм аминокислот включает два этапа: 1. Дезаминирование, заключающееся в отщеплении аминогруппы в виде аммиака с образованием a-кетокислоты. 2. Катаболизм углеродного скелета аминокислоты, т.е. a-ке-токислоты. Обязательным этапом катаболизма аминокислот является удаление аминогруппы, т.е. их дезаминирование. Азот аминогруппы выводится у человека в виде мочевины и аммонийных солей. Эти вещества являются конечными продуктами азотистого обмена. Частично аммиак, образующийся при дезаминировании аминокислот, реутилизируется в ходе восстановительного аминирования кетокислот. Углеродные скелеты аминокислот в конечном итоге поступают в ЦТК, где они расщепляются до углекислого газа и воды. Например, при дезаминировании глутамата образуется 2-кетоглутарат, аспартата – оксалоацетат, они являются интермедиатами ЦТК. Катаболизм аланина связан с образованием пирувата, который подвергается окислительному декарбоксилированию с образованием ацетил-КоА, вовлекаемый в ЦТК. Безазотистые углеродные скелеты практически всех протеиногенных аминокислот (за исключением лейцина и лизина) могут служить субстратами глюконеогенеза, т.е. катаболизм некоторой части аминокислот связан с превращением в глюкозу, которая окисляется ради образования энергии. |