Аміак – токсична речовина. У високих концентраціях він пошкоджує головним чином нервові клітини. Причини токсичності аміаку: Обмін аміаку NН3NН3 амінокислоти. - презентация

1 Аміак – токсична речовина. У високих концентраціях він пошкоджує головним чином нервові клітини. Причини токсичності аміаку: Обмін аміаку NН3NН3 амінокислоти нуклеотиди біогенні аміни гниття білків Джерела аміаку: пряме та непряме дезамінування амінокислот; інактивація біогенних амінів; дезамінування пуринових і піримідинових нуклеотидів; гниття білків у кишечнику. NН3NН3 + -кетоглутарат глутамат НАДФН+Н + НАДФ + У цьому випадку -кетоглутарат виводиться з пулу амінокислот, що призводить до гальмування реакцій, в яких він використовується: ЦТК (виникає гіпоенергетичний стан); обмін амінокислот (порушується трансамінування). Аміак підсилює синтез глутаміну у нервовій тканині, що призводить до підви- щення осмотичного тиску з подальшим виникненням набряку мозку. Аміак звязує -кетоглутарат (відновлювальне амінування) NН3NН3 +глутаматглутамін АТФ АДФ + Ф Аміак знаходиться у крові у вигляді катіона амонію NН 4 + При накопиченні катіона амонію порушується транспорт катіонів Na +, К + через мембрани, що погіршає проведення нервових імпульсів. NН3NН3 +Н+Н+ NН 4 +, Знешкодження аміаку NН3NН3 печінка нирки Утворення солей амонію 0,5г/добу мозок та інші органи мязи, кишечник мозок 1 Синтез сечовини 25г/добу Утворення аланіну Синтез глутаміну Утворення глутамату

2 Аланін, що утворився, транспортується з током крові у печінку, де вступає в реакцію непрямого дезамінування. Із аміаку, що утворився, синтезується сечовина, а піруват перетворюється у глюкозу - джерело енергії для мязів. Шляхи знешкодження аміаку Кінцевими продуктами обміну аміаку є сечовина та солі амонію, котрі утворюються у печінці та нирках, відповідно, та виводяться із організму у складі сечі. Але аміак утворюється в усіх тканинах і органах, особливо при важкому фізичному навантаженні, нервовому збудженню.возбуждении. Тому доставка аміаку до місць його остаточного знешкодження (печінка та нирки) здійснюється за допомогою транспортних форм. Головною транспортною формою аміаку є глутамін, який легко проходить через клітинні мембрани, тому що він є нейтральною сполукою: АДФ + Ф NН3NН3 +глутаматглутамін АТФ глутамінсинтетаза Глутамін потрапляє у кров із різних тканин, але головним чином, із мязів і мозку. Далі він транспортується у нирки, печінку та кишечник, у яких за допомогою ферменту глутамінази від глутаміну відщепляється вільний аміаак: 1. Утворення транспортних форм аміаку NН3NН3 глутамінглутамат + глутаміназа Н2ОН2О У нормі завдяки цій реакції підтримується низька концентрація аміаку у крові (25-40 мкмоль/л) Із кишечника та мязів аміак виводиться у вигляді аланіну (глюкозо-аланіновий цикл). сечовина Виведення із сечею нирки Працюючі мязи отримують частину енерггії за рахунок розпаду амінокислот.Аміногрупи від різних амінокислот включаються у глутамат завдяки реакції трансамінування. Далі глутамат трансамінується з піруватом, який утворюється у працюючих мязах із глюкози в результаті гліколізу. Внаслідок цієї реакції утворюється аланін, який «несе в собі» аміногрупи із білків мязів і вуглецевий скелет із глюкози: глутамат піруват -кетоглутарат аланін ++ 2 м язові білки амінокислоти

3 2. Біосинтез сечовини – орнітиновий цикл Орнітиновий цикл, або цикл Кребса –Хензелайта, або цикл синтезу сечовини – це головний процес знешкодження аміаку у організмі людини. NН4+NН4+ N Н3N Н3 Н2NН2N Н2NН2N НNНN NН2+NН2+ NН2+NН2+ NНNН Н 2 N C C C C C CН О 3 - аргініносукцинат фумарат аспартат аргінін орнітин цитрулін карбамоїлфосфат глутамін NН2NН2 NН2NН2 C =О сечовина 2АТФ 2АДФ+Ф карбамоїл- фосфат- cинтетаза I АТФ ФФ матрикс митохондрії цитозоль Він відбувається тільки у печінці(в мітохондріях і цитозолі) шляхом утворення нейтральної нетоксичної молекули сечовини, яка легко проходить через мембрани, транспортується по крові у нирки і виводиться із сечею. Для біосинтезу сечовини необхідні аміак (потрапляє у печінку у складі глутаміну) і вугільна кислота (НСО 3 - ). АМФ орнітин- карбамоїл- трансфераза аргініно- сукцинат- cинтетаза аргініно- сукцинат- cинтетаза аргініно- сукцинат- ліаза аргіназа 3 фосфат рибоза аденін АМФ проміжний продукт

4 Молекула сечовини містить два атоми азоту: перший атом азоту вступає у орнітиновій цикл у вигляді аміаку; другий атом азоту вводиться в сечовину із аспартату. N N матрикс митохондрії цитозоль орнітин аргінін цитрулін орнітин аргініносукцинат цитрулін фумарат малат аспартат фумарат малат ЦТК Цикл сечовини Цикл регенерації аспартату із фумарату оксалоацетат НАД + НАДН+Н + глутамат NН2NН2 NН2NН2 C =О сечовина Аспартат, необхідний для синтезу сечовини, утворюється у печінці з використанням вуглецевого скелету оксалоацетату та аміногрупи аланіну:. Одночасно фумарат, який утворився у орнітиновому циклі, перетворюється у оксалоацетат внаслідок двох реакцій ЦТК, тобто відбувається регенерація аспартату із фумарату. NН3NН3 аланін -кетоглутарат карбамоїлфосфат піруват (-NН2)(-NН2) -NН2-NН2 Біосинтез сечовини потребує великих витрат енергії. Вона постачається за рахунок розриву чотирьох макроергічних звязків трьох молекул АТФ: двох макроергічних звязків при синтезі карбамоїлфосфату і двох - при синтезі аргініносукцинату. При захворюваннях печінки (гепатити, цирроз), а також при спадкових дефектах ферментів орнітинового циклу можуть виникати гіперамоніємії – підвищення концентрації аміаку у крові, котре супроводжується запамороченням, блюванням, втратою свідомості. 3. Синтез солей амонію у нирках Глутамін, який транспортує аміак у нирки, розщеплюється глутаміназою, котра активується при ацидозі, а аміак, що утворився, використовується для нейтралізації кислих продуктів з наступним утворенням солей амонію (0,5 г на добу): Н+АН+А + NН4+АNН4+А NН3NН3 (кислота) Ця реакція захищає організм від втрати з сечею іонів К + і Nа +. 4

5 Глікогенні амінокислоти- це амінокислоти, здатні перетво- рюватися у піруват і проміж- ні продукти ЦТК, а також використовуватися у процесі глюконеогенезу. Кетоглікогенні амінокислоти – використовуються і для синтезу глюкози, і для синтезу кетонових тіл. Кетогенні амінокислоти – під час катаболізму перетво- рюються у ацетоацетат або ацетил-КоА, можуть бути джерелом кетонових тіл. амінокислоти ЦТК Цикл регенерації аспартату із фумарату Цикл сечовини вуглецеві скелети -кетокислоти сечовина оксалоацетат глюкоза СО 2 Н 2 О АТФ NН3NН3 карбамоїлфосфат біосинтез амінокислот, нуклеотидів ГЛЮКОЗА кетонові тіла глутамат, глутамін гістидин, пролін аргінін ПІРУВАТ аспартат феніл- аланін тирозин валін метіонін треонін ізолейцин ЦТК триптофан лейцин ізолейцин лейцин лізин фенілаланін тирозин аспарагін аспартат -кето- глутарат ацетоацетатацетил-КоА сукцинат фумарат оксалоацетат аланін гліцин цистеїн серин треонін Вуглецеві скелети, що утворилися з амінокислот після відщеплення аміаку,здатні через -кетокислоти вступати у ЦТК і окиснюватися до вуглекислого газу і води. Але організму не вигідно «спалювати» настільки корисні молекули. Головним метаболічним шляхом для них є їхнє перетворення у глюкозу - глюконеогенез. Аміак, що утворюється, викорис- товується для біосинтезу різноманітних азотвмісних сполук або виводиться із організму у вигляді в сечовини. 5

6 ДЕКАРБОКСИЛЮВАННЯ АМІНОКИСЛОТ СО 2 декарбоксилаза ПАЛФ + серотонін триптофан біогенні аміни- фізіологічно активні речовини триптамін СО 2 глутамат γ-аміномасляна кислота ГАМК СО 2 Н 2 N СН 2 R амІнокислота Н 2 N СН R СООН адреналін дофамін тирозин СО 2 ДОФА норадреналін гістамін гістидин СО 2 окситриптофан СО 2 Н 2 N СН 2 R 6

7 Деякі амінокислоти підлягають декарбоксилюванню – відщепленню -карбоксильної групи з утворенням СО 2 і біогенних амінів – фізіологічно активних речовин (гормонів, нейромедиаторів тощо). Деякі біогенні аміни входять до складу інших біомолекул. Наприклад, етаноламін входить до складу фосфоліпідів. Реакції декарбоксилювання амінокислот -декарбоксилази L-амінокислот, які характеризуються стереоспецифічністю. Ці ферменти не діють не на D-ізомери амінокислот. Коферментом -декарбоксилаз є піридоксальфосфат. Відомо більш 40 біогенних амінів, серед яких найбільш важливми є наступні: Серотонін γ-аміномасляна кислота (ГАМК) важливий гальмівний нейромедіатор вищих відділов мозку. У вигляді лікарських засобів гамалону й аміналону ГАМК використовується при порушенні мозкового кровообігу, депресіях, приступах епілепсії. нейромедіатор центральної нервової системи, утворюється у гіпоталамусі. Дофамін медіатор середнього відділу мозку. Недостатність дофаміну у чорній субстанції мозгу (наприклад, внаслідок зниження активності ДОФА- декарбоксилази) спричинює хворобу Паркінсона. Норадреналін гальмівний медіатор симпатичної нервової системи у різних відділах головного мозку, але може бути збуджувальним медіатором у гіпоталамусі.Зменшення вмісту норадреналіну та дофаміну у нервових клітинах може призводити до депресії. Гістамін утворюється у опасистих клітинах сполучної тканини, секретується у кров при пошкодженні тканин (травми, опіки). Функції гістаміну: спричинює розширення судин, набряки, почервоніння шкіри; приймає участь у розвитку алергічних реакцій; стимулює серецію шлункового соку, слини; зменшує артеріальний тиск, але підвищує внутрішньочерепний тиск; скорочує гладенькі мязи легень легень;.є нейромедіатором центральної нервової системи. Адреналин гормон інтенсивної фізичної праці, стреса, регулює основний обмін, підсилює скорочення сердечного мяза, підвищує артеріальний тиск. Знешкодження біогенних амінів R СН O R СН 2 NН 2 NН3NН3 моноамінооксидаза (ФАД) 1. Окисненя (з дезамінуванням) під дією моноамінооксидаз (МАО): 2. Метилювання за участю SAM - для гістаміну, адреналіну, норадреналіну: адреналін метиладреналін Інгібітори МАО – депреніл, ніаламід, піразидол - використовуються при ліку- ванні хвороби Паркінсона 7

8 Особливості обміну ароматичних амінокислот у різних органах фенілаланін тирозин гомогентизинова кислота фумарилацетоацетат фумаратацетоацетат п-оксифенілпіруват фенілаланін- гідроксилаза фенілкетонурия тирозин- трансаміназа тирозинемія II п-оксифеніл- піруват- оксидаза тирозинемія III гомогентизат- діоксигеназа алкаптонурія фумарил- ацетоацетаза тирозинемія I Щитоподібна залоза йодтироніни (тироксин) Наднирники адреналін норадреналін ДОФА Шкіра меланіни альбінізм НАДФН+Н + НАДФ + О2О2 Н2ОН2О О2О2 СО 2 О2О2 дофамін Фенілаланін – незамінна амінокислота, тирозин – умовно замінна, синтезується тільки із фенілаланіну. Катаболізм цих амінокислот відбувається у печінці. У процесі катаболізму утворю- ються фумарат, який може використовуватися у глюко- неогенезі, та ацетоацетат - кетонове тіло. Обидві ароматичні амінокислоти є кетоглікогенними. Порушення обміну ароматичних амінокислот, - ензимопатії, – повязані із генетичними дефектами ферментів їхнього метаболізму. Фенілкетонурія – фенілаланін накопичується у крові, з сечею виводяться фенілкетони у великих кількостях, котрі утворюються з надлишкового фенілаланіну. Захворювання характеризується затримкой розумового (фенілпіровиноградна олігофренія) та фізичного розвитку. Алкаптонурія – накопичується гомогентизинова кислота, котра забарвлює сечу у чорний колір.При великій кількості пігменти відкладаються у склерах, хрящах. Альбінізм – порушення синтезу пігментів меланінів у шкірі, волоссі, сітківці. Тирозинемії – ряд ензимопатій, повязаних з накопиченням тирозину, надлишок якого негативно впливає на розвиток дитини. 8

9 Обмін гліцину та серину глюкоза 3-фосфогліцерат піруват серин синтез глутатіону синтез гему синтез пуринових нуклеотидів синтез парних жовчних кислот синтез креатину ТГФК N 5,N 10 (СН 2 )ТГФК СН 2 ОН сериноксиметилтрансфераза гліцин гліциноксидаза гліцин гліоксилат НАД + НАДН+Н + оксалат НСООН ТГФК N 5,N 10 (-СН 2 - )ТГФК метіонін АТФ S-аденозил- метіонін (SAM) Ф+ФФ гомоцистеїн аденозин S-аденозилгомоцистеїн R R-СН 3 аденозин Н2ОН2О метіонінаденозил- трансфераза Н3СН3С СН 3 N 5 (-СН 3 ) ТГФК ТГФК Вітамін В Обмін метіоніну 9 Метіонін – незамінна амінокислота, котра у вигляді метіоніл-тРНК приймає участь у ініціації біосинтеза білків. Особлива роль метіоніну полягає у тому, що він у вигляді своєї активної форми S-аденозилметіонину (SAM) є донором метильних груп для утворення різноманітних сполук (R-СН 3 ) у реакціях трансметилювання (реакція 2). До цих сполук належать фосфатидилхолін, креатин, адреналін, карнітин тощо. метил- трансферази Гліцин і серин – замінні амінокислоти, вони можуть синтезуватися із глюкози. Обидві амінокислоти необхідні для синтезів багатьох життєво необхідних біологічних речевин. Гліцин і серин є джерелами одновуглецевих залишків, які переносяться за допомогою тетрагідрофолієвої кислоти N 5,N 10 (- СН 2 -)ТГФК, і використовуються у унікальних реакціях синтезів метіоніну, пуринових нуклеотидів, тіміділату та інших сполук.

10 1. Метильні групи (-СН3) використовуються в організмі для синтезу таких важливих сполук, як креатин, холін, адреналін, інші. Джерелом цих груп є одна з незамінних амінокислот, а саме A. Метионін B. Валін C. Лейцин D. Ізолейцин E. Триптофан 2. Хворому, у якого підвищена кислотність шлункового соку, лікар порекомендував їсти варене, а не смажене м'ясо.Тому, що екстрактивні речовини, пептиди і жири смаженого м'яса стимулюють переважно по наступному механізму A. Стимулюють вироблення гастріна G клітинами B. Роздратовують смакову рецептори C. Роздратовують механорецептори ротової порожнини D. Роздратовують механорецептори шлунка E. Стимулюють вироблення секретіна в 12-типалій кишці 3. У крові хворого на рак сечового міхура знайдено високий вміст серотоніну та оксиантранілової кислоти. З надлишком надходження в організм якої амінокислоти це повязано? A. Триптофану B. Аланіну C. Гістидину D. Метіоніну E. Тирозину 4. До лікаря звернувся чоловік 33 роки із скаргами на болі в суглобах. При огляді пацієнта виявлено пінгментацію склери і вушних раковин.При аналізі сечі встановлено, що в лужному середовищі і на повітрі вона чорніє. Найбільш ймовірним діагнозом є: A. Алкаптонурія B. Цистиноз C. Альбінізм D. Фенілкетонурія E. Тирозиноз 5. Немовля відмовляється від годування груддю, збудливе, дихання неритмічне, сеча має специфічний запах пивної закваски або кленового сиропу. Вроджений дефект якого ферменту викликав дану патологію? A.Дегідрогеназа розгалужених альфа-кетокислот B. Глюкозо-6-фосфатдегідрогеназа C. Гліцеролкіназа D. Аспартатамінотрансфераза E. УДФ-глюкуронілтрансфераза 1010 Тести з теми Обмін простих білків

11 11 6. У немовляти на 6 день життя в сечі виявлено надлишок фенілпірувату та фенілацетату. Обмін якої амінокислоти порушено в організмі дитини? A. Фенілаланін B. Триптофан C. Метіонін D. Гістидин E. Аргінін 7. Альбіноси погано переносять сонячний загар, з'являються опіки. Порушення метаболізму якої амінокислоти лежить в основі цього явища? A. Фенілаланіну B. Метіоніну C. Триптофану D. Глутамінової кислоти E. Гістидину 8. При захворюваннях підшлункової залози порушується утворення та секреція трипсину.Назвіть речовини, травлення яких порушене? A. Гідроліз білків B. Гідроліз ліпідів C. Гідроліз вуглеводів D. Гідроліз нуклеїнових кислот E. Гідроліз фосфоліпідів 9. При визначенні залишкового азоту знайшли, що азот сечовини значно знижений. Для захворювання якого органа це характерно? A. Печінки B. Мозку C. Серця D. Кишечнику E. Шлунка 10. У хворого з черепномозковою травмою спостерігаються епілептиформні судомні напади, що регулярно повторюються. Утворення якого біогенного аміну порушено при цьому стані. A. ГАМК. B. Гістамін. C. Адреналін. D. Серотонін. E. Дофамін.

12 При алкаптонурії у сечі хворого знайдено велику кількість гомогентизинової кислоти (сеча темніє на повітрі). Вроджений дефект якого ферменту має місце. A. Оксидази гомогентизинової кислоти. B. Аланінамінотрансферази C. Тирозинази D. Фенілаланін-4-монооксигенази E. Тирозинамінотрансферази 12. У немовляти спостерігаються епілептиформні судоми, викликані дефіцитом вітаміну В6. Це спричинено зменшенням у нервовій тканиніі гальмівного медіатора - гамма-аміномасляної кислоти. Активність якого ферменту знижена: A. Глутаматдекарбоксилази B. Аланінамінотрансферази C. Глутаматдегідрогенази D. Піридоксалькінази E. Глутаматсинтетази 13. При хронічному панкреатиті спостерігається зменшення синтезу і секреції трипсину. Травлення яких речовин порушене? A. Розщеплення білків B. Розщеплення полісахаридів C. Розщеплення ліпідів D. Розщеплення нуклеїнових кислот E. Розщеплення жиророзчинних вітамінів 14. Внаслідок попадання окропу на руку уражена ділянка шкіри почервоніла, набрякла, стала болючою. Яка речовина може привести до такої реакції? A. Гістамін B. лізин C. тіамін D. глутамін E. аспарагін 15. У немовля спостерігається потемніння склер, слизових оболонок, вушних раковин, виділена сеча темніє на повітрі. У крові та сечі виявлено гомогентизинову кислоту. Який найбільш імовірний симптом? A. Алкаптонурія B. Альбінізм C. Цистинурія D. Порфірія E. Гемолітична анемія