Тема 4. 10. Обмен нуклеотидов

(семинар)

Цель занятия. Сформировать представления о путях синтеза и распада нуклеотидов. Уметь объяснять причины возникновения заболеваний, связанных с нарушением метаболизма нуклеотидов. Усвоить принципы метода и диагностическое значение определения концентрации мочевой кислоты в сыворотке крови.

Исходный уровень. Строение и роль нуклеиновых кислот и нуклеотидов (курс биоорганической химии).

Повторить. Пентозофосфатный путь, трансаминирование, матричные биосинтезы.

Содержание теоретического материала. 1. Расщепление нуклеиновых кислот и нуклеотидов в пищеварительном тракте. 2. Два пути синтеза пуриновых нуклеотидов. Основные этапы синтеза пуриновых нуклеотидов de novo. Образование пуринового кольца, происхождение атомов гетероциклического кольца пурина. Регуляция синтеза. Регуляторные ферменты. Реутилизация азотистых оснований, образующихся в процессе катаболизма нуклеиновых кислот (путь спасения). 3. Синтез пиримидиновых нуклеотидов: локализация процесса в клетке, ключевой фермент, регуляция синтеза. Происхождение атомов кольца пиримидина. Нарушения синтеза нуклеотидов, приводящие к оротовой ацидурии.4. Катаболизм пуриновых нуклеотидов, образование мочевой кислоты, ее формула. Нормальная концентрация мочевой кислоты в сыворотке крови. Причины возникновения гиперурикемии. Подагра и синдром Леша-Найхана, как проявления нарушений обмена пуринов. 5. Особенности катаболизма пиримидиновых нуклеотидов. 6. Биосинтез дезоксирибонуклеотидов. Субстраты и доноры водорода для синтеза. Ключевой регуляторный фермент. Особенности синтеза дТМФ в организме. Роль фолиевой кислоты в образовании тимидилового нуклеотида. Ингибиторы синтеза дезоксирибонуклеотидов.

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

1) Общий предшественник биосинтеза всех пуриновых нуклеотидов – ИМФ (инозинмонофосфат).

2) Общий предшественник фосфорибозы в синтезе пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов – 5-фосфорибозил-1-пирофосфат (ФРПФ).

3) В синтезе пуриновых нуклеотидов не образуется свободное азотистое основание, а формируется на остатке рибозо-5-фосфата.

4) Синтез пуриновых нуклеотидов регулируется по принципу обратной отрицательной связи.

5) В процессе катаболизма пуриновх нуклеотидов не происходит расщепление гетероциклического кольца. Конечный продукт – мочевая кислота, выводится с мочой. Пиримидиновые основания способны разрушаться до СО₂, NН₃, β–аминобутирата и β-аланина.

6) Дезоксирибонуклеотиды в организме синтезируются из соответствующих рибонуклеотидифосфатов путем восстановления рибозного остатка.

7) Скорость синтеза дТМФ из дУМФ зависит от скорости восстановления продукта реакции – дигидрофолата в ТГФК (Н₄-фолат).

8) Синтез регуляторных ферментов биосинтеза дезоксирибонуклеотидов – рибонуклеотидредуктаза и тимидилатсинтетаза – регулируется на генетическом уровне и зависит от скорости синтеза ДНК.

Вопросы и упражнения для самоподготовки и контроля усвоения темы

1. Назовите ферменты, участвующие в переваривании нуклеотидов. К какому классу они относятся? Какие продукты переваривания всасываются?

2. Перечислите конечные продукты распада пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов.

3. Напишите распад адениловой кислоты до мочевины. Назовите три участвующих фермента и классы, к которым они относятся.

4. Напишите распад уридиловой кислоты до бета-аланина. Чем отличается распад тимидиловой кислоты?

5. Какова нормальная концентрация мочевой кислоты в сыворотке крови?

6. Что такое подагра? Каковы ее причины и основные принципы лечения?

7. Напишите пуриновое и пиримидиновое ядра, обозначьте происхождение их атомов.

8. Какова роль ТГФК в биосинтезе пуриновых нуклеотидов? Какой витамин является основой данного кофермента?

9. Какова роль дикарбоновых кислот в биосинтезе нуклеотидов? Напишите синтез уридиловой кислоты и ЦМФ.

10. Чем отличаются процессы синтеза пуриновых нуклеотидов и пиримидиновых нуклеотидов?

11. Что такое тиоредоксин? Какова его роль в биосинтезе дезоксирибонуклеотидов?

12. Напишите превращения ГДФ в дГДФ.

13. Назовите регуляторные ферменты биосинтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов.

14. При наследственной оротовой ацидурии с мочой выводится до 1,5 г оротовой кислоты. Напишите реакцию, торможение которой приводит к возникновению этого заболевания.

15. Заболевание, сопровождающееся отложением уратов в суставах и почках называется: 1). Пеллагра; 2). Алкаптонурия; 3). Подагра; 4). Фенилкетонурия.

16. С отсутствием какого фермента связано наследственное заболевание – синдром Леша-Найхана? Запишите реакции, протекание которых нарушается у больных с этим заболеванием. Как меняется скорость образования мочевой кислоты при этой патологии?

17. В 40% случаев у больных одной из форм гликогенеза (болезни Гирке), сопутствующей патологией является подагра. В гепатоцитах отмечается повышение концентрации рибозо-5-фосфата и ФРПФ. Какие изменения в метаболизме углеводов приводят к накоплению пентоз? Нарушение регуляции активности каких ферментов, участвующих в метаболизме пуринов, приводит к развитию подагры при этом заболевании?

18. Назовите соединения, участвующие в синтезе пиримидинового кольца:

1). Глицин; 2). СО₂; 3). Аспартат; 4). Глутамин; 5). Мочевина; 6). Аммиак.

19. Структурный аналог фолиевой кислоты – метотрексат – тормозит синтез тимидиловых нуклеотидов и используется в качестве лечебного препарата, подавляющего опухолевый рост. Напишите реакцию, которая тормозится в присутствии метотрексата и назовите фермент, активность которого ингибируется.

20. На общую схему метаболизма нанесите основные реакции обмена нуклеотидов, выделите регуляторные реакции. Обозначьте точки приложения действия противоопухолевых и противовирусных препаратов. Стрелками покажите взаимосвязь с обменами углеводов, липидов и белков.

Литература для самоподготовки.  Лекционный материал; (1) - С. 366-378; (2) - С. 469-477; (3) - С. 257-267; (4) - 2т. С. 15-34.

Тема 4.11. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ (контрольно-итоговое занятие №4)

Цель занятия. Контроль усвоения материала по разделу № 4.

Повторить. Строение митохондриальной цепи переноса электронов, пути синтеза АТФ, общие пути катаболизма.

Для подготовки и сдачи контрольно-итогового занятия рекомендуется использовать общую схему обмена веществ и энергии.

Вопросы и задачи к контрольно-итоговому занятию № 4

1. См. вопросы к темам №№ 4.1 - 4.10.

2. Проследите по схеме метаболизма пути использования углеродного скелета глюкозы для биосинтеза жирных кислот с учетом компартментализации протекающих процессов.

3. При интенсивном окислении жирных кислот изменяется скорость глюконеогенеза. Какова направленность этого изменения? Каков его механизм? Покажите по схеме зависимость между окислением жирных кислот и глюконеогенезом.

4. Регулярное поступление в организм человека значительных количеств этанола проводит к включению его в общий энергетический обмен. Это обуславливает резкое нарушение метаболизма веществ в печени. Какие пути и этапы метаболизма нарушаются? Каков биохимический механизм этих нарушений? Какие клинические симптомы характерны для таких нарушений метаболизма?

5. Охарактеризуйте взаимосвязь в обмене глюкозы и жирных кислот в печени и мышцах: а) в покое; б) при тяжелой мышечной работе; в) в условиях голодания.

6. По схеме метаболизма проследите пути использования углеродного скелета глюкозы для биосинтеза: а) креатина; б) глутатиона; в) ацетилхолина.

7. Проследите по схеме превращение глюкозы, глицерина и молочной кислоты в следующие аминокислоты: а) аланин; б) аспарагиновую кислоту. Учтите компартментализацию процессов.

8. В условиях длительной физической нагрузки одним из основных субстратов глюконеогенеза в почках становится глутамин. Каково физиологическое значение этого явления?

9. По схеме метаболизма укажите, в каких процессах принимает участие НАДФН+Н⁺, поставляемый ПФП.

10. Усвоить, что в организме человека углеводы легко превращаются в жирные кислот, триглицериды, фосфолипиды, холестерол, холестериды. Обратное превращение в сколько-нибудь значительном объеме не происходит.

Литература для самоподготовки. См. литературу к темам №№ 4.1 - 4.10.

РАЗДЕЛ № 5

Дата добавления: 2015-07-25