Тема 4. 9. Образование и обезвреживание аммиака. Обмен отдельных аминокислот

Цель занятия. Сформировать представления о путях образования аммиака в организме и механизмах его обезвреживания. Уметь анализировать патологические состояния, связанные с нарушением обмена отдельных аминокислот в организме. Познакомиться с методом определения концентрации мочевины в сыворотке крови.

Исходный уровень. Химическое строение аминокислот (курс биоорганической химии).

Повторить. Гниение белков в толстом кишечнике, трансаминирование и дезаминирование аминокислот, обезвреживание биогенных аминов.

Содержание теоретического материала. 1. Обмен аммиака. Четыре основных источники образования аммиака в организме. Реакции обезвреживания аммиака в клетках: синтез глутамина, глутаминовой кислоты, биосинтез мочевины, выведение почками солей аммония. 2. Орнитиновый цикл мочевинообразования – основной путь обезвреживания аммиака в печени. Характеристика процесса: значение, локализация, регуляторный фермент, энергетические затраты, происхождение атомов азота мочевины, связь с общим путем катаболизма. Нарушения синтеза и выведения мочевины. (*)3. Возрастная направленность использования аммиака в организме детей. Физиологическая протеинурия и креатинурия. 4. Обмен отдельных аминокислот. Биосинтез глицина и серина. Роль тетрагидрофолиевой кислоты как переносчика одноуглеродных групп во многих реакциях. Синтез креатина. Пути превращения метионина. Значение реакций трансметилирования. Образование S-аденозилметионина. Основные пути превращения триптофана, фенилаланина и тирозина в организме. 5. Наследственные заболевания, связанные с нарушением обмена аминокислот в организме.

Для усвоения материала темы следует обратить внимание на то, что:

1) Основное количество аммиака образуется при дезаминировании аминокислот, а также при катаболизме других азотсодержащих соединений (нуклеотидов, биогенных аминов, гниения аминокислот в кишечнике).

2) Образование аммиака происходит во всех тканях. Главная реакция обезвреживания – синтез глутамина (наиболее активно в мышцах, мозге и печени). Аммиак переносится из всех тканей преимущественно в виде глутамина.

3) Первая аминогруппа мочевины вводится в орнитиновый цикл в виде аммиака, а вторая из аспарагиновой кислоты. При этом молекула аммиака активируется за счет СО₂ и АТФ с образованием карбомоилфосфата.

4. В орнитиновом цикле аспарагиновая кислота превращается через фумарат, поэтому фонд аспартата поддерживается на постоянном уровне через реакции ЦТК.

5) Производные ТГФК переносят одноуглеродные группы, которые используются для синтеза многих соединений: тимидиловой кислоты, пуринового ядра, серина и глицина, метионина.

6) Реакция превращения фенилаланина в тирозин под действием фенилаланингидроксилазы - основной путь метаболизма фенилаланина и единственный для синтеза тирозина.

7) Тирозин в разных тканях метаболизирует по-разному: в печени и других тканях распадается до фумарата и ацетоацетата, в мозговом слое надпочечников является предшественником катехоламинов, в меланоцитах – меланинов, в щитовидной железе – тиреоидных гормонов.

Вопросы и упражнения для самоподготовки и контроля усвоения темы

1. Какими путями и где в организме образуется аммиак? Каковы механизмы его детоксикации?

2. Назовите аминокислоту, в виде которой аммиак переносится из мозга в печень: 1. Глицин; 2. Серин; 3. Аланин; 4. Глутамин; 5. Метионин; 6. Фенилаланин.

3. Напишите процесс синтеза мочевины. Назовите действующие ферменты и классы, к которым они относятся. Назовите ключевой фермент.

4. Назовите метаболиты цикла мочевины, образующиеся в митохондриях:

1. Аргининосукцинат; 2. Карбомоилфосфат; 3. Аргинин; 4. Цитруллин; 5. Мочевина.

5. Для чего используются аминокислоты в организме? Что такое гликогенные аминокислоты и кетогенные аминокислот? Назовите не менее двух кетогенных аминокислот.

6. При распаде какой аминокислоты образуется глицин? Напишите распад глицина. Для построения, каких веществ используется эта аминокислота?

7. Напишите формулу креатина. Обведите часть молекулы, происходящую из глицина. Какова роль креатина в организме?

8. Для чего используется сера метионина? Для образования каких веществ используется метильная группа метионина?

9. Напишите схему реакций превращения метионина в цистеин. Назовите ферменты, катализирующие это превращение. Какой для этого необходим кофермент?

10. Напишите формулы окисленного и восстановленного SS-глутатиона. Каковы функции глутатиона в организме и какие аминокислоты участвуют в его образовании?

11. Напишите реакцию, катализируемую фенилаланинмонооксигеназой. К какому классу относится этот фермент? Какое заболевание возникает при недостаточной активности этого фермента?

12. Напишите схему распада гомогентизиновой кислоты до фумаровой и ацетоуксусной кислот. Какое заболевание развивается при блоке катаболизма тирозина на этой стадии?

13. Какие гормоны образуются в надпочечниках и щитовидной железе из тирозина? Напишите их формулы.

14. Из чего образуется меланин? Что такое альбинизм и какова его причина?

15. Предшественником, какого витамина и каких коферментов является триптофан? От присутствия какого витамина зависит нормальный путь распада триптофана? Какой медиатор и гормон образуются из триптофана?

16. Нарушения каких реакций (А, Б, В,Г, Д) могут вызвать следующие заболевания:

1. Альбинизм. А. Фенилаланин→фенилпируват.

2. Алкаптонурия. Б. Фенилаланин→тирозин.

3. Миксидема (гипотиреоз). В. Тирозин→тироксин.

4. Фенилкетонурия. Г. Гомогентизиновая кислота→ фумарилацетоацетат.

Д. Тирозин→меланины.

17. Оцените правильность утверждения. Генетический дефект фенилаланингидроксилазы проявляется как наследственная болезнь – фенилкетонурия, потому что в отсутствие фермента в крови уменьшается содержание фенилаланина.

18. При гриппе у детей может возникнуть тяжелая гипераммониемия, сопровождающаяся рвотой, потерей сознания, судорогами. Обнаружено, что вирус гриппа может вызвать нарушение синтеза карбамоилфосфатсинтетазы I. Концентрация каких веществ в крови при этом увеличится?

19. Укажите роль триптофана в названных биохимических процессах: синтез холина, синтез никотинамида, синтез серотонина, синтез мелатонина.

20. На схему обмена веществ нанесите основные процессы обмена белков. Покажите стрелками взаимосвязь с обменами углеводов и липидов, выделите регуляторные реакции и ключевые ферменты.

21. Изучите содержание и подготовтесь к выполнению лабораторной работы «Определение концентрации мочевины в сыворотке крови».

Литература для самоподготовки.  Лекционный материал; (1) - С. 351-356; (2) - С. 451-468; (3) - С. 253-255, 243-252; (4) - 1т. С. 299-305, 309-316, 343-355.

Дата добавления: 2015-07-25