Патология белкового обмена
Уровни организации белковой молекулы. Потребность организма в белках. Пути использования аминокислот в организме. Биосинтез сложных белков. Катаболизм пуриновых нуклеотидов, синтез гемоглобина. Нарушения поступления, переваривания и всасывания белков.
Рубрика | Биология и естествознание |
Вид | лекция |
Язык | русский |
Дата добавления | 26.04.2013 |
Размер файла | 1,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Лекция
Патология белкового обмена
Белки - неразветвляющиеся полимеры, минимальная структурная единица которых - аминокислота (АК).
Аминокислоты соединены между собой пептидной связью. В состав белков входит 20 АК в альфа-форме, расположенных в различной, но строго определенной для каждого белка последовательности.
Белки организма включают около 16% азота, который в ряде методов является маркером вещества белкового происхождения.
Сведения о суммарном количестве белков плазмы (общий белок крови) получают обычно рефрактометрическим и фотометрическим биуретовыми методами.
Плазма крови человека в норме содержит более 100 видов белков.
Около 20% общего белка составляют альбумины, иммуноглобулины, липопротеиды, фибриноген, трансферрин и др.
Нормальные величины общего белка плазмы: 65-85 г/л.
Классификация аминокислот
I. По химическому строению
§ Алифатические - глицин (Гли), аланин (Ала), валин (Вал), лейцин (Лей), изолейцин (Илей);
§ Оксикислоты - серин (Сер), треанин (Тре);
§ Дикарбоновые - аспарагин (Асп), глутамин (Глу), аспарагиновая кислота (Аск), глутаминовая кислота (Глк);
§ Двуосновные - лизин (Лиз), гистидин (Гис), аргинин (Арг);
§ Ароматические - фениналанин (Фен), тирозин (Тир), триптофан (Три);
§ Серосодержащие - цистеин (Цис), метионин (Мет).
II. По биохимической роли:
§ глюкогенные - через ряд химических превращений поступают на путь гликолиза (окисления глюкозы) - Гли, Ала, Тре, Вал, Аск, Глк, Арг, Гис, Мет.
§ кетогенные - участвуют в образовании кетоновых тел - Лей, Илей, Тир, Фен.
III. По заменимости:
§ Незаменимые - не синтезируются в организме - Гис, Иле, Лей, Лиз, Мет, Фен, Тре, Три, Вал.
§ Заменимые - остальные.
За счет наличия в молекуле АК одновременно аминной и карбоксильной групп этим соединениям присущи кислотно-основные свойства. В нейтральной среде АК существуют в виде биполярных ионов - цвиттер-ионов т.е. не NH2- -COOH , а NH3+-R-COO - .
Если карбоксильная группа одной АК ацилирует аминогруппу другой АК, то образуется ковалентная амидная связь, которую называют пептидной. Т.о. пептиды - это соединения, образованные из остатков альфа-АК, соединенных между собой пептидной связью.
Рис. 16.1. Образование полипептида из аминокислот с помощью ковалентных пептидных (амидных) связей [http://www.nsu.ru/education/biology/molbiol/Lecture3/Lec32.htm].
Данная связь достаточно стабильна и разрыв ее происходит лишь при участии катализаторов - специфических ферментов. Посредством такой связи АК объединяются в достаточно длинные цепочки, которые носят название полипептидных. Каждая такая цепь содержит на одном конце АК со свободной аминогруппой - это N-концевой остаток, и на другом с карбоксильной группой - С-концевой остаток.
Полипептиды, способные самопроизвольно формировать и удерживать определенную пространственную структуру, которая называется конформацией, относят к белкам.
Стабилизация такой структуры возможна лишь при достижении полипептидами определенной длины, поэтому белками обычно считают полипептиды молекулярной массой более 5 000 Да. (1 Да равен 1/12 изотопа углерода). Только имея определенное пространственное строение, белок может функционировать.
Функции белков
1. Структурная (пластическая) - белками образованы многие клеточные компоненты, а в комплексе с липидами они входят в состав клеточных мембран.
2. Каталитическая - все биологические катализаторы - ферменты по своей химической природе являются белками.
3. Транспортная - белок гемоглобин транспортирует кислород, ряд других белков образуя комплекс с липидами транспортируют их по крови и лимфе (например, миоглобин, сывороточный альбумин).
4. Механохимическая - мышечная работа и иные формы движения в организме осуществляются при непосредственном участии сократительных белков с использованием энергии макроэргических связей (например, актин, миозин).
5. Регуляторная - ряд гормонов и других биологически активных веществ имеют белковую природу (например, инсулин, АКТГ).
6. Защитная - антитела (иммуноглобулины) являются белками, кроме того, основу кожи составляет белок коллаген, а волос - кератин. Кожа и волосы защищают внутреннюю среду организма от внешних воздействий. В состав слизи и синовиальной жидкости входят мукопротеиды.
7. Опорная - сухожилия, поверхности суставов соединения костей образованы в значительной степени белковыми веществами (например, коллаген, эластин).
8. Энергетическая - аминокислоты белков могут поступать на путь гликолиза, который обеспечивает клетку энергией.
9. Рецепторная - многие белки участвуют в процессах избирательного узнавания (рецепторы).
Уровни организации белковой молекулы
В современной литературе принято рассматривать 4 уровня организации структуры молекулы белка.
Последовательность аминокислотных остатков, соединенных между собой пептидной связью называют первичным уровнем организации белковой молекулы. Она кодируется структурным геном каждого белка. Связи: пептидная и дисульфидные мостики между относительно близко расположенными остатками цистеинов. Это ковалентные взаимодействия, которые разрушаются только под действием протеолитических ферментов (пепсин, трипсин и т.д.).
А Б
Рис. 16.2. Первичная (А) и вторичная (В) структура белковой молекулы [http://him.1september.ru/ 2004/06/12.htm].
Вторичной структурой называют пространственное расположение атомов главной цепи молекулы белка. Существует три типа вторичной структуры: альфа-спираль, бета-складчатость и бета-изгиб. Образуется и удерживается в пространстве за счет образования водородных связей между боковыми группировками АК основной цепи. Водородные связи образуются между электроотрицательными атомами кислорода карбонильных групп и атомами водорода двух аминокислот.
Альфа-спираль - это пептидная цепь штопорообразно закрученная вокруг воображаемого цилиндра. Диаметр такой спирали 0,5 А. В природных белках обнаружена только правая спираль. Некоторые белки (инсулин) имеют две параллельные спирали. Бета-складчатость - полипептидная цепь собрана в равнозначные складки. Бета-изгиб - образуется между тремя аминокислотами за счет водородной связи. Он необходим для изменения пространственного расположения полипептидной цепи при образовании третичной структуры белка.
Третичная структура - это свойственный данному белку способ укладки полипептидой цепи в пространстве. Это основа функциональности белка. Она обеспечивает стабильность обширных участков белка, состоящих из множества аминокислотных остатков и боковых групп. Такие упорядоченные в пространстве участки белка формируют активные центры ферментов или зоны связывания. Повреждение третичной структуры приводит к утрате функциональной активности белка.
Рис. 16.3. Третичная структура белковой молекулы, образованная за счет ковалентных связей между остатками двух молекул цистеина (дисульфидные мостики) [http://www.nsu.ru/education/biology/molbiol/Lecture3/Lec34.htm].
Стабильность третичной структуры зависит в основном от нековалентных взаимодействий внутри белковой глобулы - преимущественно водородных связей, ван-дер-ваальсовых сил (ионных или электростатических) и гидрофобных взаимодействий. Но некоторые белки дополнительно стабилизируются за счет таких ковалентных взаимодействий как дисульфидные мостики межу остатками цистеина.
Большинство белковых молекул имеют участки как альфа-спирали так и бета-складчатости. Но чаще по форме третичной структуры разделяют глобулярные белки - построенные преимуществено из альфа-спиралей и имеющеие форму шара или элипса (большинство ферментов). И фибрилярные - состоящие пеимущественно из бета-складчатости и имеющие сплющенную или нитевидную формы (пепсин, белки соединительной такни и хряща).
Размещение в пространстве взаимодействующих между собой субъединиц, образованных отдельными полипептидными цепями, называется четвертичной структурой. Т.е. в формировании четвертичной структуры участвуют не пептидные цепи сами по себе, а глобулы, образованные каждой из этих цепей в отдельности. Четвертичная структура - это высший уровень организации белковой молекулы и он присущ далеко не всем белкам. Связи, формирующие эту структуру нековалентные: водородные, электростатические.
Рис. 16.4. Четвертичная структура молекулы гемоглобина [http://www.nsu.ru/education/biology/molbiol/Lecture3/Lec35.htm].
Фундаментальный принцип молекулярной биологии: последовательность аминокислотных остатков полипептидной цепи белка несет в себе всю информацию, которая необходима для формирования определенной пространственной структуры. Т.е. имеющаяся в данном белке аминокислотная последовательность предопределяет образование альфа- или бета-конформации вторичной структуры за счет образования между этими АК водородных или дисульфидных связей и в дальнейшем формирование глобулярной или фибрилярной структуры также за счет нековалентных взаиомдействий между боковыми учатками определенных аминокислот.
Классификация белков
I. По растворимости:
§ водорастворимые,
§ солерстворимые,
§ спирторастворимые,
§ нерастворимые,
§ прочие.
II. По конформационной структуре:
§ фибриллярные (коллагены, эластины, кератины),
§ глобулярные: альбумины, глобулины, гистоны (все ферменты и большинство БАВ).
III. По химическому строению:
1. Протеины - состоят только из аминокислот.
a) Альбумины - растворимы в воде, не растворимы в концентрированных растворах солей.
b) Глобулины - не растворимы в воде, растворимы в солевых растворах.
c) Гистоны - растворимы в воде, в слабоконцентрированных кислотах. Обладают выраженными основными свойствами. Это ядерные белки, они связаны с ДНК и РНК.
d) Склеропротеины - белки опорных тканей (хрящей, костей), шерсти, волос. Не растворимы в воде, слабых кислотах и щелочах.
§ коллагены - фибрилярные белки соединительной ткани. При длительном кипячении они растворяются в воде и при застудневании образуется желатин.
§ эластины - белки связок и сухожилий. По свойствам похожи на коллагены, но подвергаются гидролизу под действием ферментов пищеварительного сока;
§ кератин - входит в состав волос;
2. Протеиды - помимо АК имеют в составе небелковую часть (глико-, липо-, металло-, фосфо-, нуклео-, хромопротеиды)
a) Нуклеопротеиды - простетическая група - нуклеиновые кислоты. Среди многочисленных классов нуклеопротеидов наиболее изученными являются рибосомы, состоящие из нескольких молекул РНК и рибосомных белков, и хроматин - основной нуклеопротеид эукариотических клеток, состоящий из ДНК и структурообразующих белков - гистонов (содержатся в клеточном ядре и митохондриях).
b) Гемопротеиды - небелковый компонент этих протеидов - гем, построен из четырех пиррольных колец, с ними связан ион двухвалентного железа (через атомы азота). К таким белка относятся: гемоглобин, миоглобин, цитохромы. Этот класс белков еще называют хромопротеиды, поскольку гем является окрашенным соединением. Гемоглобин - транспорт кислорода. Миоглобин - запасание кислорода в мышцах. Цитохромы (ферменты) - катализ окислительно-восстановаительных реакций и электронный транспорт в дыхательной цепи.
c) Металлопротеиды - в состав простетической группы входят металлы. Цитохром а - содержит медь, сукцинатдегидрогеназа и др. ферменты содержат негеминовое железо (ферродоксин).
d) Липопротеиды - содержат липиды, входят в состав клеточных мембран
e) Фосфопротеиды - содержат остаток фосфорной кислоты
f) Глюкопротеиды - содержат сахара
Потребность в белках. Дети 0,88-0,77 г/кг массы тела. Подростки 0,72-0,64 г/кг массы тела. Взрослые 0,59 г/кг массы тела.
Человек массой 70 кг ежедневно потребляет с пищей около 80-100 г белка. Кроме того, 10-20 г белка секретируется в виде ферментов и еще приблизительно 20 г белка дают клетки слизистой оболочки, слущивающиеся с поверхности пищеварительного тракта. Практически весь этот белок переваривается и всасывается.
Переваривание белков
На первой стадии переваривания пища подвергается механическому измельчению в полости рта, что увеличивает площадь поверхности для последующих стадий.
Соляная кислота, секретируемая париэтальными клетками желудка убивает бактерии и вызывает разворачивание белковых цепей (денатурацию), что увеличивает поверхность, на которую воздействуют пищеварительные ферменты. Пищеварительные ферменты выделяются в полость желудочно-кишечного тракта в неактивной форме (зимогены), поэтому они не повреждают слой эпителиальных клеток слизистой оболочки, выстилающей полость изнутри.
Пепсиноген (предшественник пищеварительного фермента пепсина) секретируется зимогенпродуцирующими клетками желудка. Расщепление пептидной связи в молекуле пепсиногена между аминокислотными остатками 44 и 45 может происходить самопроизвольно при рН<5,0 (в присутствии соляной кислоты - автоактивация - или путем активного расщепления связи самим пепсином - автокатализ). Пепсин сохраняет стабильность только в кислой среде желудочного содержимого, где он расщепляет пептидные связи, образованные -NH2-группами ароматических аминокислот (тирозин, фенилаланин). Возникающие в результате большие пептидные фрагменты и отдельные аминокислоты стимулируют секрецию пищеварительных ферментов в тонкую кишку.
Переваривание белков в тонкой кишке начинается с регулируемого выделения энтерокиназы эпителиальными клетками двенадцатиперстной кишки и зависит от секреции ионов бикарбоната, которые нейтрализуют кислоту, поступающую с желудочным содержимым. Энтерокиназа отщепляет гексапептид от молекулы трипсиногена (одного из зимогенов, секретируемых поджелудочной железой), превращая его в трипсин. Трипсин обладает аутокаталитической активностью и, кроме того, активирует другие панкреатические зимогены, отщепляя от них пептидные фрагменты. Активированные ферменты поджелудочной железы гидролизуют пептидные связи в различных участках полипептидных цепей. Трипсин, химотрипсин и эластаза относятся к эндопептидазам, расщепляющим связи внутри цепи. Две карбоксипептидазы отщепляют аминокислоты от С-конца молекул белка.
Олигопептиды, образующиеся в результате действия панкреатических ферментов, подвергаются дальнейшему расщеплению с помощью аминопептидаз и дипептидаз, расположенных на поверхности эпителиальных клеток кишечника. Конечными продуктами переваривания белков в полости кишечника являются аминокислоты, дипептиды и трипептиды, которые всасываются клетками эпителия. Дальнейший гидролиз пептидных связей происходит внутри клеток эпителия перед окончательным транспортом аминокислот в кровь воротной системы.
В целом все ди- и три- пептиды распадаются на составляющие их аминокислоты внутри клеток эпителия. Исключением являются пептиды, содержащие пролин, гидроксипролин или необычные аминокислоты.
Рис. 16.5. Переваривание и всасывание белков [по Б. Гринстейн, А. Гринстейн, 2000].
Всасывание аминокислот происходит в тонком отделе кишечника. Это активный процесс и требует затраты энергии. Основной механизм транспорта - гамма-глутамильный цикл. В нем участвует 6 ферментов и трипептид глутатион (глутамилцистеинилглицин). Ключевой фермент - гамма-глутамилтрансфераза. Кроме того, процесс всасывания АК требует присутствия ионов Na+.
Аминокислоты попадают в портальный кровоток - в печень и в общий кровоток. Печень и почки поглощают аминокислоты интенсивно; мозг избирательно поглощает метионин, гистидин, глицин, аргинин, глутамин, тирозин.
В толстом отделе кишечника не всосавшиеся по каким-либо причинам пептиды и АК подвергаются процессам гниения. При этом образуются такие продукты как: фенол, крезол, сероводород, метилмеркаптан, индол, скатол, а также группа соединений под общим названием «трупные яды» - кадаверин, путресцин. Эти вещества всасываются в кровь и поступают в печень, где подвергаются конъюгации с глюкуроновой кислотой и другим процессам обезвреживания. Затем они выводятся из организма с мочой.
Пути использования АК в организме
I. Синтез собственных белков организма. Скорость синтеза и деградации белка 400 г/сутки у взрослого массой тела 70 кг. Распад катализируют протеиназы (катепсины) и пептидазы. Синтез осуществляется в соответствии с генетической программой. Период полуобновления белков - 3 недели.
II. При дефиците энергии участие в ЦТК.
III. Участие в образовании биологически активных веществ (БАВ).
IV. Ряд аминокислот в клетках подвергается химической модификаци:
1. Окислительное дезаминировние или отщепление аминогруппы катализируется ферментами класса аминооксидаз. Они очень специфичны и малоактивны. Единственный высокоактивный фермент работает в печени и мозге - это глутаматдегидрогеназа (ГДГ). Он катализирует превращение глутаминовой кислоты в альфа-иминоглутаровую, затем происходит ее гидролиз (без участия ферментов) в альфа-кетоглутаровую и образование аммиака.
RCHCOOH - 2H RCCOOH HOH R--CCOOH + NH3
¦ --> ¦ --> ¦
NH2 O O
2. Переаминирование (трансаминирование) - происходит обмен аминогруппы (--NH2) на кетогруппу между амино- и кетокислотой. Процесс происходит с участием ферментов трансаминаз (аминотрансфераз). Коферментом аминотрансфераз является производное витамина B6 - пиридоксальфосфат, играющий роль переносчика NH2-группы от аминокислоты к кетокислоте.
Важную роль играют две реакции трансаминирования:
АК + -кетоглутаровая кислота -кетокислота + глутаминовая кислота
В результате образуется глутаминовая кислота, которая единственная активно дезаминируется с образованием аммиака.
глутаминовая кислота + ЩУК -кетокислота + аспарагиновая кислота
В результате образуется аспарагиновая кислота, которая, как и аммиак, участвует в образовании мочевины.
Все аминокислоты в процессе переаминирования отдают аминогруппу на АК и через них на мочевину.
Кетокислоты, образовавшиеся в процессе переаминирования, служат предшественниками глюкозы или кетоновых тел. Кетокислоты вовлекаются в ЦТК и расщепляются до СО2 и Н2О.
3. Декарбоксилирование или отщепление карбоксильной группы с образованием СО2 и амина. Катализируют реакцию декарбоксилазы. В тканях этим процессам подвергаются в основном гистидин, тирозин, глутаминовая кислота. Из них образуются гистамин, тирамин, гамма-аминомаслянная кислота.
RCHCOOH RCH2 + CO2
¦ --> ¦
NH2 O
Гистамин - продукт декарбоксилирования гистидина. Накапливается в тучных клетках. В слизистой желудка активирует синтез пепсина и соляной кислоты. Является одним из медиаторов воспаления.
Серотонин образуется из триптофана преимущественно в нейронах гипоталамуса и стволе мозга. Является медиатором этих нейронов. Разрушается под действием моноаминоксидазы обычно в печени.
Дофамин - производное тирозина. Он является медиатором проведения нервного импульса, а также предшественником меланина, норадреналина и адреналина.
Гамма-аминомаслянная кислота образуется из глутаминовой кислоты. Является тормозным медиатором ЦНС.
Биосинтез аминокислот
Если незаменимые АК должны в обязательном порядке поступать в организм с пищей, то заменимые АК могут в случае их дефицита синтезироваться одна из другой. Исходными соединениями для их биосинтеза являются компоненты цепи гликолиза и ЦТК. Добавление аминогруппы чаще осуществляется при участии глутаматдегидрогеназы. Аланин из пирувата, аспарагин - из фумарата, глутамин из - альфа-кетоглутарата, из него также пролин, орнитин и аргинин, серин и глицин - из 3-фосфоглицерата. Аспартат может также образовываться из оксалоацетата с использованием в качестве донора аминогруппы от глутамата. Аланин при участии фермента АлАт из пирувата (аминогруппа также от глутамата). Ряд других АК могут синтезироваться в организме, но по более сложным механизмам.
Биосинтез сложных белков
Пуриновые и пиримидиновые нуклеотиды. Пуриновый скелет образуется в ходе нескольких реакций из аспартата, формила, глутамина, глицина и СО2. Пиримидиновый скелет из глутамина, аспарагиновой кислоты и СО2.
Катаболизм пуриновых нуклеотидов завершается образованием мочевой кислоты. Катаболизм пиримидиновых нуклеотидов - аланином и аминомасляной кислотой.
Синтез гемоглобина включает в себя образование глобина и гема. Глобин синтезируется как и все белки.
Предшественники гема - сукцинил КоА и глицин. Из них образуется аминолевулиновая кислота. Две молекулы аминолевулиновой кислоты конденсируются с образованием порфобилиногена. Четыре молекулы порфобилиногена конденсируются в тетрапиррольное соединение, которое модифицируется в протопорфирин. Заключительный этап - присоединение железа.
Разрушение гемоглобина происходит в такой последовательности:
1) раскрытие пиррольного кольца с образованием вердоглобина;
2) удаление железа после чего получается биливердоглобин;
3) отщепление глобина с образованием биливердина;
4) восстановление метиновой группы с получением билирубина.
Билирубин с током крови доставляется в печень, где часть его этерифицируется при участии УТФ-глюкуронилтрансферазы. Этерифицированный билирубин называется прямым (связанным), а неэтерифицированный - непрямым (свободным).
Связанный билирубин выделяется с желчью в 12-перстную кишку, где после ряда превращений под действием ферментов микрофлоры он превращается в стеркобилин и выделяется с калом или в уробилин и выделяется с мочой. Повышение содержания билирубина в крови - билирубинемия.
Обезвреживание аммиака
Он образуется в основном при дезамировании аминокислот.
1. Восстановительное аминировние происходит в малом объеме и несущественно.
2. Образование амидов аспарагиновой и глутаминовой кислот (аспарагина и глутамина). Этот процесс в основном протекает в нервной ткани, где очень важно обезвреживать аммиак.
3. Образование солей аммония происходит в почечной ткани (хлорид аммония удаляется с мочой). Амиды аспарагиновой и глутаминовой кислот гидролизуются под действием глутаминазы и аспарагиназы, образуя аспартат и глутамат и высвобождая аммиак. Аммиак нейтрализуется путем образования солей аммония, в частности хлорида аммония, который удаляется с мочой.
4. Основной путь - синтез мочевины. Происходит в цикле мочевины или орнитиновом цикле. Процесс образования мочевины протекает в печени и состоит из цикла реакций (Кребс и Хенселяйт, 1932). Из 1 молекулы аммиака и 1 молекулы аспарагиновой кислоты с образованием по 1 молекула мочевины, фумарата и орнитина.
§ Свободный аммиак и СО2 при участии 2АТФ образует макроэргическое соединение карбамоилфосфат.
§ Крабамоилфосфат отдает орнитину свою карбамильную группу и образуется цитрулин и Н3РО4;
§ Цитрулин взаимодействует с аспарагиновой кислотой с образованием аргининсукцината, при этом АТФ переходит в АМФ.
§ Аргининсукцинат расщепляется на фумарат и аргинин;
§ Аргинин под действием аргиназы расщепляется путем гидролиза на мочевину и орнитин. Орнитин вновь включается в цикл. Мочевина - безвредное соединение и выводится из организма с мочой.
Рис. 16.6. Цикл мочевинообразования [по А.Ш. Зайчику, Л.П. Чурилову, 2000].
Нуклеиновые кислоты (НК) в клетке - это носители генетической информации. Они представлены в виде ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота). Это полимеры, построенные из отдельных нуклеотидов, в состав которых входят: гетероциклическое азотистое основание, остаток пентозы и остаток фосфорной кислоты.
Азотистые основания подразделяются на пуриновые (аденин (А), гуанин (Г)) и пиримидиновые (цитозин (Ц), тимин (Т), урацил (У)).
При этом аденин, гуанин, цитозин входят в состав как ДНК, так и РНК, а тимин тольно в ДНК. В составе РНК вместо него содержится урацил.
Пентоза: рибоза или дезоксирибоза входят в состав НК в фуранозной форме и связаны с азотистым основанием N-гликозидной связью. Такое соединение называется нуклеозид.
Остаток фосфорной кислоты (H3PO4) присоединяется к пентозе обычно в 5-ом положении.
Поскольку НК это полимеры, то через остаток фосфорной кислоты осуществляется связь одного нуклеозида с другим и т.д. Две параллельные цепи НК соединены водородными связями между комплементарными азотистыми основаниями (А-Т, Г-Ц).
Первичная структура НК - это последовательность расположения мононуклеотидов в полинуклеотидной цепи.
Вторичная структура - молекула, состоящая из двух (ДНК) или одной (РНК) правозакрученных вокруг воображаемой оси спиралей. В ДНК направление фосфотиэфидных связей (3'-5') антипараллельно.
I. Положительный и отрицательный азотистый баланс. Лекарственные препараты катаболического и анаболического действия. Нарушение усвоения белков пищи. Фармакологическая коррекция.
Азотистое равновесие - количество потребляемого азота с пищей соответствует количеству азота выводимого из организма.
Положительный азотистый баланс - накопление азота в организме происходит при физиологическом и патологическом состояниях, сопровождающихся повышением биосинтеза белков и нуклеотидов, что наблюдается в растущем организме, при беременности, при введении гормонов анаболического действия, в период реконвалесценции после болезни, опухолях.
Отрицательный азотистый баланс - снижение количества азота в организме, что имеет место при потере белков или большом расходе их организмом. При этом азота выводится больше, чем поступает. Это может быть при голодании - полном или частичном, при тиреотоксикозе, инфекционной лихорадке, ожогах, поносах, кровопотере, протеинурии (при заболеваниях почек).
Гормоны анаболического действия - соматотропный гормон гипофиза, половые стероидные гормоны и, соответственно, гонадотропные гормоны гипофиза, инсулин.
Лекарственные препараты анаболического действия - нуклеинат натрия, оротат калия, метилурацил, витамин А, витамин В12, ретаболил, метандростенолон.
Гормоны катаболического действия - тироксин, глюкокортикоиды, зависящие от функционального состояния тропных гормонов гипофиза.
Лекарственные препараты катаболического действия - цитостатики, левомицетин.
организм белок аминокислота биосинтез
Коррекция азотистого баланса в организме
Проводится лишь в случае отрицательного азотистого баланса. Ускоренный же белковый синтез нежелателен только при усилении локального клеточного деления при опухолях.
Отрицательный азотистый баланс, вызванный дефицитом "строительного материала" корректируется введением набора аминокислот или белковых гидролизатов (гидролизин, церебролизин, аминотроф). Сниженный синтез белков, зависящий от недостаточности активности ферментов требует борьбы с недостаточной оксигенацией ткани (для обеспечения клеток АТФ), направленной в каждом конкретном случае на причину гипоксии, обеспечения достаточного количества витаминов, особенно имеющих более непосредственное отношение к белковому синтезу (В12, фолиевая кислота). Во всех случаях отрицательного азотистого баланса в организме целесообразно применение препаратов так называемого анаболического действия. Часть из них, так называемые анаболические стероиды (ретаболил, метандростенолон), созданные по образцу мужских половых гормонов, к сожалению, не лишены побочного действия, о котором надо помнить _ возможности возникновения гипогонадизма (по механизму обратной связи), а также гирсутизма у женщин. Этого действия лишены нестероидные анаболики (оротат калия).
Нарушения поступления, переваривания и всасывания белков
1. Количественная или качественная белковая недостаточность первичного (экзогенного) происхождения, обусловленная ограничением поступления экзогенных белков при полном или частичном голодании, низкой биологической ценностью пищевых белков, дефицитом незаменимых аминокислот (валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин, гистидин, аргинин).
2. Квашиоркор - это тяжелое заболевание, вызванное белковым голоданием, квашиоркору нередко предшествует инфекция. Слово "квашиоркор" происходит из языка западно-африканского народа га (Ga), проживающего на территории современной Ганы. Оно означает "болезнь первенца после рождения младшего". После отнятия от груди первенец лишается источника полноценного белка и его питание, субдостаточное в калорическом отношении, становится, преимущественно, углеводистым. Это приводит к развитию характерной отёчной формы несбалансированной белково-энергетической недостаточности, сопровождаемой ранней потерей протеинов из висцерального пула организма.Основные симптомы - общая слабость, отеки, депигментация кожи. Замедление роста, анемия, гипопротеинемия, отек, жировая инфильтрация печени (дефицит ЛПОНП), атрофия поджелудочной железы, диарея, стеаторея. Уменьшение -глобулинов. Депигментация - следствие дефицита тирозина.
Рис.16.7. Ребенок с заболеванием квашиоркор, заметен периорбитальный отек, отек кистей рук и подкожной клетчатки живота, асцит, признаки депигментации (более светлая кожа) [http://med.fegi.ru/ris144.htm].
3. Алиментарный маразм (мумифицированная или сухая форма алиментарной дистрофии) - сбалансированная форма белково-энергетического дефицита. Характеризуется длительным компенсированным течением, когда нутриенты мобилизуются из соматического отсека тела, а висцеральный пул белка дольше сохраняется. При этом значительной степени достигает атрофия мышц и жировой клетчатки, но долго не возникает заметных отёков.
4. Дефицит пепсина может возникать при частичной резекции желудка за счет уменьшения секреции пепсиногена главными клетками слизистой (их количество сокращено), кроме того, при пониженной кислотности (низкое содержание соляной кислоты) пепсиноген плохо активируется до пепсина (при атрофическом гастрите). В результате этого белки не полностью расщепляются до пептидов, и вся нагрузка по их дальнейшему перевариванию ложится на тонкий отдел кишечника.
5. Дефицит трипсина, энтеропептидазы, карбоксипептидазы может быть, как результат смещения рН в более кислую сторону, патологии панкреаса (панкреатит, сдавление или закупорка протока) или нарушение секреции желудком гормона гастрина, который контролирует секрецию ферментов панкреаса. В результате негидролизованные белки и пептиды не могут всосаться в стенки кишечника и поступают в тонкий отдел, где подвергаются массовому гниению. При этом происходит аутоинтоксикация организма на фоне низкого содержания в крови аминокислот.
6. Нарушение работы гамма-глутамильного цикла всасывания аминокислот из-за дефицита любого фермента, катализирующего эти реакции.
7. Усиление перистальтики кишечника (энтероколиты) или уменьшение площади всасывания (оперативное удаление значительных участков тонкого кишечника) вызывает недостаточное действие пищеварительных ферментов на белки. Это ведет к резкому сокращению времени контакта содержимого химуса с апикальной поверхностью энтероцитов, незавершенности процессов энзиматического распада и процессов активного и пассивного всасывания.
8. Повреждение стенки тонкого кишечника (отек слизистой оболочки, воспаление) или неравномерное по времени всасывание отдельных аминокислот являются причинами нарушения всасывания аминокислот. Это ведет к нарушению (дисбалансу) соотношения аминокислот в крови и нарушению синтеза белка, поскольку незаменимые аминокислоты должны поступать в организм в определенных количествах и соотношениях. Чаще всего отмечается нехватка метионина, триптофана, лизина и ряда других аминокислот.
Нормализация переваривания и всасывания белков
Дефицит протеолитических ферментов желудка издавна компенсировался заместительной терапией желудочным соком животных. В случае большего поражения обкладочных клеток, для активации пепсиногена достаточно применять также в качестве заместительной терапии слабые растворы соляной кислоты, иногда применяют комплексные препараты (ацидин-пепсин, абомин, пепсидил). В случае гипосекреции желудка функционального, а не органического (атрофического) генеза, для рефлекторной стимуляции желудочной секреции применяют уже упоминавшиеся средства, раздражающие чувствительные окончания ротовой полости и желудка (например, горечи). Стимуляция секреции протеаз железами желудочно-кишечного тракта, а также поджелудочной железы возможна с помощью стимуляции активности центра блуждающего нерва или имитации его активности прямой (ацеклидин) или косвенной, блокируя холинэстеразу (прозерин, физостигмин) стимуляцией М-холинорецепторов желез.
Для заместительной фармакотерапии при дефиците протеаз кишечника в настоящее время применяют многочисленные комплексные ферментные препараты, биогенные препараты слизистой кишечника, поджелудочной железы (фестал, мезим, панзинорм, панкреатин).
В случае, когда усвоение (переваривание и всасывание) белков нарушено вследствие только усиленной перистальтики, кроме, естественно, борьбы с причиной (например, с помощью противомикробных препаратов - антибиотиков и сульфаниламидных препаратов "кишечной" группы) при инфекционных энтеритах, сорбентов при токсических энтеритах (энтеросорбент, карболонг, полифепан), для ослабления перистальтики применяют препараты, снижающие тонус или действие блуждающего нерва (средства, угнетающие центр вагуса, М-холиноблокаторы).
Нарушения белкового состава плазмы крови. Этиология
Гипопротеинемия возникает, главным образом, за счет снижения количества альбуминов, синтезируемых печенью, а так же при протеинурии (потеря белков с мочой). Может быть приобретенной (при голодании, заболевании печени, почек, нарушении всасывания белков) и наследственной.
Гиперпротеинемия связана в основном с изменением содержания глобулинов за счет повышения гамма-глобулинов, синтезируемых плазматическими клетками (клетками иммунной системы), а также альфа- и бета-глобулинов, синтезирующихся печенью. Может быть относительной, при «сгущении» крови.
Парапротеинемия - появление измененных глобулинов. Например, при миеломной болезни они проходят почечный барьер и в моче определяются как белки Бенс-Джонсона.
Диспротеинемия - это нарушение соотношения альбуминов и глобулинов крови (альбумин-глобулиновый клэффициент).
Ликвидация гипопротеинэмии, в целом, проводится по тем же направлениям, что и коррекция отрицательного азотистого баланса. Учитывая, что основные клетки, которые синтезируют плазменные белки _ это гепатоциты и плазмоциты ("обученные" В-лимфоциты), требуется также коррекция их функции в случае нарушения (рассматривается в разделах "Патология печени" и "Иммунопатология"). Дефициты отдельных плазменных белков обычно не поддаются фармакологической коррекции. Заместительная терапия обычно проводится путем введения донорской плазмы или ее компонентов (см. терапию ДВС-синдрома, гемофилии, иммунодефицитов). Правда, как уже говорилось ранее, для усиления синтеза некоторых прокоагулянтов применяют введение кофермента, участвующего в этом процессе _ витамина К (викасол). В случае дефицита церулоплазмина при болезни Вильсона - Коновалова в качестве патогенетической терапии применяют введение соединений, связывающих ионы меди (пеницилламин). При необходимости активировать фибринолиз используют активаторы синтеза плазмина, при избытке ферментной активности плазмы крови (панкреатиты, ДВС-синдром), как указано в соответствующих разделах, используют антиферментные препараты.
Нарушение синтеза белка
I. Нарушения синтеза белка приобретенного характера обусловлены преимущественно следующими причинами.
§ Различные виды алиментарной недостаточности (полное, неполное голодание, отсутствие в пище незаменимых аминокислот, нарушение определенного количественного соотношения между незаменимыми аминокислотами, поступающими в организм). Отсутствие в клетках хотя бы одной незаменимой аминокислоты прекращает синтез белка в целом.
§ Дефицит энергии при гипоксии.
§ Дефицит анаболических гормонов.
§ Избыток катаболических гормонов и факторов (ФНО при лихорадке и опухолях).
§ Опухоли.
§ Дефицит витаминов.
§ Нарушение иннервации вызывает дефицит трофогенов и развитие трофических язв.
§ Нарушение синтеза белка вызывают некоторые антибиотики. Так, "ошибки" в считывании генетического кода могут возникнуть под влиянием стрептомицина, неомицина и других антибиотиков. Тетрациклины тормозят присоединение новых аминокислот к растущей полипептидной цепи (образование прочных ковалентных связей между ее цепями), препятствуя расщеплению нитей ДНК.
Изменение активности ферментных систем клеток, участвующих в синтезе белка, носят в основном наследственный характер
§ Гемоглобинопатии - аномалии, связанные с нарушением механизма синтеза белкового компонента гемоглобина при нормальной структуре гема. Выявлено более 15 видов аномальных молекул гемоглобина, где в альфа- или бета-цепи произошла замена одной из АК. Известно несколько видов мутантных гемоглобинов, где произошла замена остатка гистидина, который связывает железо гема с белковой частью молекулы, на другие АК. Получаются так называемые М-гемоглобины, которые не способны транспортировать кислород.
§ Глютеновая энтеропатия (целиакия) характеризуется нарушением всасывания вследствие иммуноопосредованного воспалительного повреждения слизистой оболочки тонкой кишки, пусковым фактором которого является потребление в пищу пшеничного глютена или родственных белков ржи и ячменя у генетически предрасположенных людей. Повреждающее действие на слизистую оболочку тонкой кишки оказывает глиадин - один из основных компонентов растительного белка глютена. Глиадин связывается со специфическим рецептором энтероцитов, взаимодействует с Т-лимфоцитами. Образующиеся лимфокины и антитела повреждают энтероциты ворсинок. На повреждающее действие глиадина слизистая оболочка отвечает атрофией и инфильтрацией иммунокомпетентными клетками.
Ранее считалось, что целиакия - болезнь генетической природы, при которой имеется дефицит ферментов, расщепляющих один из компонентов белка клейковины злаков до аминокислот, из-за чего в организме накапливаются продукты его неполного гидролиза.
§ Фенилкетонурия.
§ Альбинизм.
§ Алкаптонурия.
Наследственные энзимопатии, связанные с обменом аминокислот. Фармакологическая коррекция разных типов фенилкетонурии
Таблица 16.1.
Наследственные энзимопатии, связанные с обменом аминокислот
Аминокислота |
Превращения в норме |
Ферментный дефицит |
Клинические проявления |
Прочее |
|
Фенилаланин |
Тирозин |
фенилаланингидроксилаза |
§ фенилкетонурия,§ фенилпировиноградная олигофрения. |
Диагностика: 5% трихлоруксусное железо > оливково-зеленое окрашивание мочи |
|
Тирозин |
МеланинТироксин |
Тирозиназа,фермент йодирования |
§ альбинизм,§ нарушение синтеза тиреоидных гормонов. |
||
Триптофан |
Серотонин |
§ пеллагра,§ нарушение ЦНС и др. |
Рис. 16.8. Патогенез основных видов наследственных энзимопатий, связанных с обменом аминокислот [по А.Ш. Зайчику, Л.П. Чурилову, 2000].
Алкаптонурия - аутосомно-рецессивная болезнь, на примере которой сэр Арчибальд Гаррод (1909) создал концепцию метаболического блока. Причина заболевания - дефект оксидазы промежуточного продукта распада фенилаланина и тирозина - гомогентизиновой кислоты.
В норме фермент n-оксифенилпируватдезоксигеназа в присутствии витамина С, превращает полученный из тирозина n-оксифенилнируват в гомогентизиновую кислоту. Затем, гомогентизиновая кислота должна в почках окислиться в присутствии Fe+2 и глутатиона до 4-малеилацетоуксусной кислоты. Если этот процесс тормозится, то накопление гомогентизиновой кислоты ведет к ее превращению полифенолоксидазой в хиноновые полифенолы, составляющие так называемый «охронозный пигмент», выводимый почками. Это обусловливает потемнение мочи больных на воздухе.
Гомогентизиновая кислота ингибирует фермент лизилгидроксилазу, участвующий в синтезе коллагена, а охронозный пигмент (алкаптон) не полностью экскретируется с мочой, откладывается в основном веществе хрящей и других соединительно-тканных образований и делает их хрупкими, что со временем (после 30-ти лет) вызывает кальцификацию и дегенеративный артрит позвоночника, а также крупных суставов конечностей. Первыми проявлениями болезни могут быть пигментация склер и хрящей ушных раковин.
Радикально болезнь не лечится. Степень остеохондропатии можно уменьшить, защищая активность лизилгидроксилазы большими дозами аскорбиновой кислоты.
Фенилаланин - незаменимая аминокислота. Помимо включения в процесс биосинтеза белков, фенилаланин в печени метаболизируется двумя путями. В норме большая часть фенилаланина превращается в тирозин. Реакция катализируется фенилаланингидроксилазой при участии дигидробиоптерина.
Известны две гетерогенные группы наследственных нарушений обмена фенилаланина, сопровождающихся фенилаланинемией:
1) обусловленные дефектом фенилаланингидроксилазы,
2) являющиеся следствием дефектов ферментов, участвующих в синтезе и метаболизме тетрагидробиоптерина.
Фенилкетонурия (ФКУ) - наследственное заболевание, обусловленное мутациями в гене фенилаланингидроксилазы (классическая ФКУ).
Наиболее частая форма классической ФКУ проявляется характерным симптомокомплексом: умственная отсталость, судорожный синдром, склонность к экземе, нарушение пигментного обмена. От больных исходит специфический «мышиный» запах, обусловленный высоким содержанием фенольных кислот в биологических жидкостях. Эти симптомы появляются в первый год жизни, и больные при отсутствии лечения, как правило, не доживают до 30 лет.
В патогенезе симптомов ФКУ основную роль играют нарушения обмена циклических аминокислот:
* увеличение концентрации фенилаланина ограничивает транспорт тирозина и триптофана через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) и тормозит синтез нейромедиаторов;
* накопление фенилаланина в клетках мозга нарушает реакции синтеза цереброзидсульфатов, участвующих в защите мозга от демиелинизации;
* фенилаланин и его производные фенольные кислоты оказывают нейротоксическое действие. Они являются ингибиторами тирозингидроксилазы и триптофангидроксилазы - ключевых ферментов синтеза нейромедиаторов: дофамина, норадреналина, серотонина.
Для предотвращения токсического действия фенилаланина и фенилпирувата белковая пища просто заменяется набором аминокислот без фенилаланина.
Рис. 16.9. Превращение фенилаланина в тирозин [по Е.С. Северину, 2000]. ВН4 синтезируется в организме из ГТФ, но в недостаточном количестве. Его регенерация при участии дигидробиоптеринредуктазы является необходимым звеном в превращении фенилаланина в тирозин.
Коферментзависимая гиперфенилаланинемия (вариантная ФКУ) является следствием мутаций в генах, контролирующих метаболизм тетрагидробиоптерина.
Тетрагидробиоптерин необходим в реакциях гидроксилирования не только фенилаланина, но также тирозина и триптофана. Поэтому при дефиците этого кофермента нарушается в равной степени метаболизм всех 3 аминокислот. Заболевание характеризуется тяжелой неврологической симптоматикой и ранней смертностью («злокачественная ФКУ»).
Данное заболевание поддается фармакотерапии тетрагидробиоптерином.
Рис. 16.10. Схема точек приложения тирозиназы [http://www.cnb.uam.es/~montoliu/ albinomouse.html]. Тирозиназа необходима для синтеза меланина в меланоцитах и пигментном эпителии сетчатки.
Альбинизм - врождённый дефицит или отсутствие пигмента в коже, волосах, радужке и сетчатке глаза или только в радужке глаза за счёт нарушения обмена тирозина при синтезе меланинов (отсутствие или дефицит тирозиназы). Принято различать генерализованные (кожно-глазные), изолированные (глазные) и смешанные типы альбинизма.
Рис. 16.11. Альбиносы на фотографиях IX века [http://members.optusnet.com.au/~msafier/albinism/]. Очаги альбинизма были выявлены в Северной Ирландии, в Южной Панаме. За цвет кожи и ночной образ жизни альбиносов называли «детьми Луны».
Нарушение обмена аминокислот. Патология конечных этапов белкового обмена, роль печени и почек в метаболизме аммиака. Нарушение обмена пуриновых и пиримидиновых оснований
Нарушение переаминирования
§ Недостаточность в организме витамина В6 (фосфорилированная форма витамина В6 - фосфопиродоксаль - является активной группой трансаминаз - специфических ферментов переаминирования между амино- и кетокислотами). Беременность, голодание, заболевания печени, длительный прием сульфаниламидов оказывают тормозящий эффект на синтез витамина В6 и могут послужить основой нарушения обмена аминокислот.
§ Патологическое усиление реакции переаминирования возможно в условиях повреждения печени и инсулиновой недостаточности, когда значительно увеличивается содержание свободных аминокислот.
§ Нарушение синтеза трансаминаз (при белковом голодании).
§ Нарушение гормональной регуляции активности трансаминаз (глюкокортикоиды и тиреоидные гормоны стимулируют трансаминирование).
При некрозах отдельных органов (миокард, легкие, ПЖ, печень) наблюдается выход трансаминаз в кровь, что имеет диагностическое значение.
Нарушение дезаминирования
§ Ослабление может возникнуть вследствие нарушения окислительных процессов в тканях (гипоксия, гиповитаминозы С, В6 (пиродоксин), В2 (рибофлавин), РР (никотиновая кислота)).
§ Понижение активности аминооксидаз вследствие ослабления их синтеза (диффузное поражение печени, белковая недостаточность).
§ Понижение активности аминооксидаз вследствие относительной недостаточности их активности (увеличение содержания в крови свободных аминокислот).
Следствием нарушения окислительного дезаминирования аминокислот будет ослабление мочевинообразования, увеличение концентрации аминокислот (гипераминоацидемия) и увеличение выведения их с мочой (аминоацидурия).
Гипераминоацидемия - повышение концентрации аминокислот в крови.
Аминоацидурия - повышение содержания аминокислот в моче.
Патология конечных этапов белкового обмена
Азотистые продукты конечных этапов белкового обмена: мочевина, аммиак, мочевая кислота, креатинин, индикан.
Состав остаточного азота (20-30 мг%): на 50% состоит из азота мочевины, около 25% его приходится на долю аминокислот, остальная часть приходится на различные азотистые продукты.
Немочевинную часть называют резидуальным азотом.
Гиперазотемия - увеличение остаточного азота в крови.
§ Печеночная или продукционая азотемия связана с недостаточным образованием в печени мочевины. В этих случаях увеличивается количество резидуального азота.
§ Почечная или ретенционная азотемия обусловлена нарушением выделительной функции почек. Увеличивается содержание остаточного азота за счет азота мочевины.
Токсичность аммиака. Повышение концентрации аммиака в плазме крови снижает фонд метаболитов и АТФ в клетках ЦНС.
Один из важнейших метаболитов цитратного цикла -кетоглутарат в глутаматдегидрогеназной реакции превращается в глутаминовую кислоту. Глутамат в свою очередь используется для синтеза глутамина. Накопление глутамина в клетках нейроглии приводит к повышению в них осмотического давления и набуханию астроцитов. Кроме того тормозится цикл Кребса в ЦНС за счет расходования -кетоглутарата.
Аммиак в крови при рН=7,4 существует почти целиком в виде NH4+. Ионы аммония проникают через плазматическую и митохондриальную мембраны с большим трудом. Повышение концентрации NH4+ создает препятствие для трансмембранного переноса других ионов и приводит к сдвигу рН. NH3 составляет при рН 7,4~1 %, но он легко проходит через мембраны клеток и в митохондриях сдвигает равновесие глутаматдегидрогеназной реакции в сторону образования глутамина. Изменение метаболизма глутамата в сторону образования глутамина нарушает процесс синтеза важнейшего тормозного медиатора ЦНС -аминомасляной кислоты.
Нарушение метаболизма аминокислот в печени приводит к повышению концентрации в крови циклических аминокислот и жирных кислот с короткой цепью, что в свою очередь оказывает токсическое воздействие на клетки мозга.
Фармакотерапия гиперазотемии направлена на нормализацию функции данных печени и почек, кроме того _ на уменьшение процессов катаболизма белков и дезаминирования аминокислот в клетках, а также ускорение выведения аммиака почками (леспенефрил, фларонин, ортосифон).
Нарушение обмена пуриновых и пиримидиновых оснований
Рис. 16.12. Схема метаболизма пуриновых нуклеотидов [по Б. Гринстейн, А. Гринстейн, 2000].
Конечным продуктом пуринового обмена является мочевая кислота. Гиперурикемия - избыточное содержание мочевой кислоты в плазме крови.
Типичное заболевание, связанное с гиперурикемией, - подагра - кристаллизация мочевой кислоты в мезенхимальных тканях и синоваильной жидкости.
A Б
Рис. 16.13. Деформация суставов при подагре (тофусы). [http://www.siamhealth.net/Disease/rheumatoid/gout/gout.htm; http://www.thecrookstoncollection.com/Collection/medslides/Medslides7.htm]
Гиперурикемия возникает в результате избыточного образования, снижения экскреции мочевой кислоты или сочетания этих двух состояний.
Первичная гиперурикемия развивается вследствие двух врожденных дефектов метаболизма (частичной недостаточности гипоксантинфосфорибозилтрансферазы или повышенной активности 5-фосфорибозил-1-пирофосфат-синтетазы), а также снижению содержания в крови уратсвязывающего белка.
Вторичная гиперурикемия обусловлена увеличением скорости биосинтеза пуринов, гликогеновой болезнью I типа, миело- и лимфопролиферативными нарушениями, гемолитической анемией, талассемией, некоторыми гемоглобинопатиями, пернициозной анемией, инфекционным мононуклеозом и некоторыми карциномами.
Уменьшение экскреции мочевой кислоты возникает вследствие почечных причин, лечения диуретиками, рядом других медикаментов, снижения объема и конкуренции органических кислот (при кетозе голодания, диабетическом кетоацидозе и лактатацидозе).
Непосредственным токсическим действием на клетки мочевая кислота не обладает, более того, является естественным антиоксидантом. Все проблемы от повышения ее плазменной концентрации возникают вследствие лишь плохой ее растворимости в водных средах организма. Степень растворимости в воде прямо пропорциональна степени ионизации молекулы. Попадая в кислую среду (особенно при воспалении, приеме алкоголя) и, особенно в соединительной ткани, богатой кислыми продуктами _ глюкуроновой, хондроитинсерной кислотами; либо в мочу при снижении величины ее рН, что также бывает при воспалительных процессах мочевыводящих путей), мочевая кислота выпадает в осадок, вызывая, соответственно, подагру или мочекаменную болезнь.
Фармакотерапия данных видов патологии должна быть направлена не только на борьбу с симптомами заболеваний, но и на нормализацию (подщелачивание) величины рН в области суставов (противовоспалительная терапия) и окончательной моче (уросептики, некоторые мочегонные - ингибиторы карбоангидразы, подщелачивающие мочу, растительная пища).
Рис. 16.14. Схема метаболизма пиримидиновых нуклеотидов [по Б. Гринстейн, А. Гринстейн, 2000].
Нарушение приримидинового обмена проявляется в виде оротатцидурии: повышенном выделении с мочой оротовой кислоты. Причина - дефицит дегидрогеназы, катализирующей две последние стадии синтеза УТФ. Недостаток УТФ приводит к отставанию в физическом и умственном развитии.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Белки - основные структурные элементы клеток и тканей организма. Процессы распада и синтеза белков в ходе тканевого метаболизма. Цикл сложных химических превращений белковых веществ. Процесс переваривания и всасывания белков. Регуляция белкового обмена.
реферат [396,3 K], добавлен 30.01.2011Понятие и структура белков, аминокислоты как их мономеры. Классификация и разновидности аминокислот, характер пептидной связи. Уровни организации белковой молекулы. Химические и физические свойства белков, методы их анализа и выполняемые функции.
презентация [5,0 M], добавлен 14.04.2014Белки как класс биологических полимеров, присутствующих в каждом живом организме, оценка их роли и значения в процессе жизнедеятельности. Строение и основные элементы белков, их разновидности и функциональные особенности. Нарушение белкового обмена.
презентация [980,5 K], добавлен 11.03.2013Обмен нуклеопротеинов - сложных белков, небелковым компонентом которых являются нуклеиновые кислоты – ДНК или РНК. Катаболизм пиримидиновых азотистых оснований. Роль аминокислот в синтезе мононуклеотидов. Ферменты, катализирующие реакции реутилизации.
презентация [895,5 K], добавлен 22.01.2016Результат расщепления и функции белков, жиров и углеводов. Состав белков и их содержание в пищевых продуктах. Механизмы регулирования белкового и жирового обмена. Роль углеводов в организме. Соотношение белков, жиров и углеводов в полноценном рационе.
презентация [23,8 M], добавлен 28.11.2013Типовые нарушения белкового обмена. Несоответствие поступления белка потреблению. Нарушение расщепления белка в ЖКТ и содержания белка в плазме крови. Расстройство конечных этапов катаболизма белка и метаболизма аминокислот. Нарушения липидного обмена.
презентация [201,8 K], добавлен 21.10.2014Биосинтез пуриновых нуклеотидов. Образование AMP и GMP из IMP. Ингибиторы биосинтеза пуринов. Синтез пуриновых дезоксирибонуклеотидов. Ингибиторы ферментов синтеза дезоксирибонуклеотидов и их использование для лечения злокачественных новообразований.
курсовая работа [333,4 K], добавлен 25.05.2009Белки (протеины) – высоко молекулярные, азотосодержащие природные органические вещества, молекулы которых построены из аминокислот. Строение белков. Классификация белков. Физико-химические свойства белков. Биологические функции белков. Фермент.
реферат [4,0 M], добавлен 15.05.2007История исследования белков. Белки: строение, классификация, обмен. Биосинтез белка. Функции белков в организме. Роль в жизнедеятельности организма. Высокомолекулярные органические соединения. Болезни, связанные с нарушением выработки ферментов.
реферат [29,2 K], добавлен 05.10.2006Проблемы сборки мембранных белков, методы исследования и условия переноса белков через мембраны. Сигнальная и мембранная (триггерная) гипотеза встраивания белков в мембрану. Процесс сборки мультисубъединичных комплексов и обновление мембранных белков.
курсовая работа [289,5 K], добавлен 13.04.2009Аминокислотный состав белков в организмах, роль генетического кода. Комбинации из 20 стандартных аминокислот. Выделение белков в отдельный класс биологических молекул. Гидрофильные и гидрофобные белки. Принцип построения белков, уровень их организации.
творческая работа [765,3 K], добавлен 08.11.2009Понятие белков как высокомолекулярных природных соединений (биополимеров), состоящих из остатков аминокислот, которые соединены пептидной связью. Функции и значение белков в организме человека, их превращение и структура: первичная, вторичная, третичная.
презентация [564,0 K], добавлен 07.04.2014Пищевые белки как основной источник аминокислот для человека. Группы аминокислот, которые встречаются в белках организма. Переваривание белков в желудке и кишечнике. Обезвреживание продуктов гниения путем соединения с серной и глюкуроновой кислотами.
презентация [2,5 M], добавлен 28.12.2013Белки - высокомолекулярные органические соединения, их аминокислотный состав. Определение свойств белков их составом и структурой белковой молекулы. Характеристика основных функций белков. Органоиды клетки и их функции. Клеточное дыхание и его строение.
контрольная работа [22,5 K], добавлен 24.06.2012Физические методы исследования строения белков. Зависимость биологической активности белков от их первичной структуры. Уравнение реакции переаминирования гистидина и глиоксиловой кислоты. Биологически активные производные гормона адреналина, их биосинтез.
контрольная работа [172,9 K], добавлен 10.07.2011Классификация процессов метаболизма и обмена. Виды организмов по различиям обменных процессов, методы их изучения. Метод учета веществ поступивших и выделившихся из организма на примере азотистого обмена. Основные функции и источники белков для организма.
презентация [3,8 M], добавлен 12.01.2014Уровни включения стабильных изотопов дейтерия. Молекулы секретируемых аминокислот L-фенилаланинпродуцирующего штамма Brevibacterium methylicum и L-лейцинпродуцирующего штамма Methylobacillus flagellatum. Аминокислотные остатки суммарных белков.
статья [1,7 M], добавлен 23.10.2006Биосинтез как направление телесно-ориентированной (соматической) психотерапии. Происхождение жизни в ее современной клеточной форме, возникновение механизма наследуемого биосинтеза белков. Рибонуклеиновые кислоты, эволюция и специализация молекул РНК.
реферат [588,5 K], добавлен 07.06.2010Физические, биологические и химические свойства белков. Синтез и анализ белков. Определение первичной, вторичной, третичной и четвертичной структуры белков. Денатурация, выделение и очистка белков. Использование белков в промышленности и медицине.
реферат [296,5 K], добавлен 10.06.2015Изучение кодирования аминокислотной последовательности белков и описание процесса синтеза белка в рибосомах. Генетический код и синтез рибонуклеиновой кислоты. Построение цепи матричной РНК и синтез протеина. Трансляция, сворачивание и транспорт белков.
реферат [3,5 M], добавлен 11.07.2015