Метаболизм белков и аминокислот

Вопрос 23. Синтез пиримидиновых нуклеотидов.

Синтез пиримидиновых оснований происходит во всех клетках организма. В реакциях синтеза участвует аспарагиновая кислота, глутамин, СО₂, затрачивается 2 молекулы АТФ. В отличие от разветвленного синтеза пуринов этот синтез происходит линейно, т.е. пиримидиновые нуклеотиды образуются последовательно, друг за другом.

Условно можно выделить 3 общих этапа синтеза и реакции синтеза УТФ и ЦТФ:

1. Образование карбамоилфосфата.

Образование карбамоилфосфата в отличие от синтеза мочевины происходит в цитозоле большинства клеток организма.

2. Образование пиримидинового кольца.

Формирование пиримидинового кольца происходит после присоединения аспартата и реакций дегидратации и окисления. Первым пиримидиновым основанием является оротовая кислота.

3. Синтез оротидинмонофосфата и уридинмонофосфорной кислоты.

В реакции с фосфорибозилдифосфатом (ФРДФ) к оротовой кислоте присоединяется рибозо-5-фосфат и образуется оротидилмонофосфат, при декарбоксилировании превращающийся в уридинмонофосфат (УМФ).

Источником фосфорибозилдифосфата является первая из двух реакций синтеза фосфорибозиламина при образовании пуринов.

4. Синтез уридинтрифосфата.

Синтез УТФ осуществляется из УМФ в 2 стадии посредством переноса макроэргических фосфатных групп от АТФ.

5. Синтез цитидинтрифосфата.

Образование цитидинтрифосфата (ЦТФ) происходит из УТФ с затратой энергии АТФ при участии глутамина, являющегося донором NH₂-группы.

24. Катаболизм пуриновых нуклеотидов. Синтез мочевой кислоты

25. Нарушение обмена мочевой кислоты. Подагра, мочекаменная болезнь

Самым частым нарушением обмена пуринов является повышенное образование мочевой кислоты с развитием гиперурикемии. Особенностью является то, что растворимость солей мочевой кислоты (уратов) в плазме крови невелика и при превышении порога растворимости в плазме (около 0,7 ммоль/л) они кристаллизуются в периферических зонах с пониженной температурой.

В зависимости от длительности и тяжести гиперурикемия проявляется:

1. Появление тофусов (греч. tophus - пористый камень, туф) - отложение уратных кристаллов в коже и подкожных слоях, в мелких суставах ног и рук, в сухожилиях, хрящах, костях и мышцах.

2. Нефропатии в результате кристаллизации мочевой кислоты с поражением почечных канальцев и мочекаменная болезнь.

3. Подагра - поражение мелких суставов.

Для диагностики нарушений используют определение концентрации мочевой кислоты в крови и моче.

Нарушения обмена пуринов

Подагра

Когда гиперурикемия принимает хронический характер, говорят о развитии подагры (греч. poclos - нога, agra - захват, дословно - "нога в капкане").

В крови мочевая кислота находится в форме ее солей - уратов натрия. Из-занизкой растворимости ураты способны оседать в зонах с пониженной температурой, например, в мелких суставах стоп и пальцев ног. Накапливающиеся в межклеточном веществе ураты некоторое время фагоцитируются, но фагоциты не способны разрушить пуриновое кольцо. В результате это приводит к гибели самих фагоцитов, к выходу лизосомальных ферментов, активации свободнорадикального окисления и развитию острой воспалительной реакции - развивается подагрический артрит. В 50-75% случаев первым признаком заболевания является мучительная ночная боль в больших пальцах ног.

Длительное время подагру считали "болезнью гурманов", однако затем внимание исследователей переместилось к наследственному изменению активности ферментов метаболизма пуринов:

· увеличение активности ФРДФ-синтетазы - приводит к избыточному синтезу пуринов,

· уменьшение активности гипоксантин-гуанин-фосфорибозил-трансферазы - из-за этого ФРДФ не используется для реутилизации пуриновых оснований, а участвует в первой реакции их синтеза. В результате возрастает количество разрушающихся пуринов и одновременно повышается их образование.

Оба ферментативных нарушения рецессивны и сцеплены с X-хромосомой. Подагрой страдает 0,3-1,7% взрослого населения земного шара, соотношение заболевших мужчин и женщин составляет 20: 1.

Мочекаменная болезнь

Мочекаменная болезнь заключается в образовании солевых кристаллов (камней) разной природы в мочевыводящих путях. Непосредственно образование мочекислых камней составляет около 15% от всех случаев этой болезни. Мочекислые камни в мочевыводящих путях откладываются примерно у половины больных подагрой.

Две переходные формы мочевой кислоты при pH 5,75

Наиболее часто такие камни представлены в дистальных канальцах и собирательных трубочках. Причиной отложения кристаллов мочевой кислоты является гиперурикемия и повышенное выведение уратов натрия с мочой. Главным провоцирующим фактором кристаллизации является увеличение кислотности мочи. При понижении рН мочи ниже 5,75 ураты (енольная форма) переходят в менее растворимую кетоформу и кристаллизуются в почечных канальцах.

26. Пути образования аммиака в организме. Механизмы токсического действия аммиака на ЦНС

Пути образования:

1) окислительноедезаминированиеа.к. - во всех органах (глутамат-ДГ и только в мышцах через АСТ, ИМФ, АМФ).

2) дезаминирование биогенных аминов - печень, ЖКТ, плацента (МАО-А), тромбоциты (МАО-Б).

3)дезаминированиеглутамина и аспарагина - почки и печень.

4) дезаминирование пуриновых и пиримидиновых оснований - печень.

5) жизнедеятельность бактерий толстого кишечника.

Токсическое действие:

1) смещение равновесия pH в сторону его роста.

2) конкурентное ингибирование NH4+ с Na+ иК+ за связывание в Na/К-насосе.

3) аммиак связывается с глутаматом с образованием глутамина, который имеет больший заряд: вода заходит в клетки, ткань мозга, что вызывает его отек.

4) Смещение равновесия в сторону образования глутамина из глутамата приводит к выходу из цикла Кребса альфа-кетоглутарата, который в результате реакции трансаминирования будет превращаться в глутамат, что будет тормозить ЦТК - гипоэргия.

27. Общий анализ путей обезвреживания аммиака. Роль глутаминсинтетазы в процессах обезвреживания аммиака

аминокислота белок желудочный аммиак

Пути утилизации:

-синтез мочевины.

-синтез мочевой кислоты.

-выделение солей аммония (СА). Происходит в проксимальных и дистальных извитых канальцах. Для образования СА необходим транспорт аммиака в нефроциты. Транспортными формами служат:глу, глн (глутаминсинтетаза), ала, асн (преимущественно в ГМ). В нефроцитах все эти формы путем дезаминирования или трансаминирования превращаются в глу. В конце концов сам глу при помощи глутамат-ДГ превращается в альфа-кетоглутарат, который вступает в ЦТК и является источником H2Oи CO2 для создания бикарбонатной буферной системы при участии карбоангидразы. Образованный аммиак выделяется в полость канальцев, там связывается с H+(из диссоциации H2CO3)и неорганическими солями - соли аммония.

Пути реутилизации:

28. Последовательность реакций биосинтеза мочевины (написать формулами, указать название ферментов)

Аминный азот катабализируемых аминокислот выводится из организма млекопитающих (человека) с мочой в виде мочевины - инертного водорастворимого нетоксичного вещества.

Образование мочевины целиком протекает в печени и состоит из ряда ферментативных реакций, представляющих собой замкнутый цикл, получивший название цикл мочевины. В этом цикле две аминогруппы, отщепляющиеся при дезаминировании аминокислот, включаются вместе с молекулой СО2 в цикл, в результате которого из орнитина (диаминокислоты, являющейся гомологом лизина и не входящей в состав белков) в конечном счете образуется аргинин.

Далее при отщеплении гуанидиновой группы от аргинина при помощи гидролитического фермента аргиназы образуется орнитин:

Этот цикл катализируется ферментами и регулируется путем изменения их содержания: количество ферментов возрастает при значительном поступлении аминокислот из пищи, а также при голодании, когда расщепляются мышечные белки.

Первая аминогруппа вступает в цикл мочевины в виде свободного аммиака, образовавшегося в процессе дезаминированияглутаматав митохондриях. Свободный аммиак вместе с СО2 образует карбамоилфосфат.

Далее карбамоилфосфат реагирует с орнитином, отдавая ему свою карбамильную группу, в результате чего образуются цитруллин и свободная фосфорная кислота. Орнитин преобразуется в цитруллин внутри митохондрий. Данная реакция катализируется орнитин-карбомоилтрансферазой:

Второй этап синтеза аргинина протекает в цитоплазме (цитозоле). Второй аминогруппой, вступающей в цикл мочевины, является аминогруппа аспарагиновой кислоты (аспартата):

На следующей стадии при расщеплении аргининосукцината образуются аргинин и фумарат:

И наконец, отщепление гуанидиновой группы от аргинина приводит к образованию мочевины и регенерации орнитина:

PS: в мочевине 2 аминогруппы связаны одинарными связями с углеродом - на картинке очепятка.

Таким образом, суммарное уравнение цикла мочевины имеет вид

29. Клиническое значение определения активности аминотрансфераз в сыворотке крови. Коэффициент де Ритиса

В клинической практике широко используется определение активности ACT и АЛТ в сыворотке крови для диагностики некоторых заболеваний. Определение активности в крови данных ферментов имеет диагностическое значение по той причине, что данные ферменты обладают органоспецифичностью, а именно: АЛТ преобладает в печени, а АСТ -- в миокарде, следовательно, при инфаркте миокарда или гепатите обнаружится повышенная активность в крови какого-либо данного фермента. Так, при инфаркте миокарда, активность АСТ в крови возрастает в ~8-10 раз, тогда как АЛТ только -- в 1,5-2 раза.

При гепатитах активность АЛТ в сыворотке крови увеличивается в ~8-10 раз, а АСТ -- в 2-4 раза по сравнению с нормой. Коэффициент Ритиса снижается до 0,6. Однако при циррозе печени этот коэффициент увеличивается, что свидетельствует о некрозе клеток, при котором в кровь выходят обе формы ACT.

Норма для АСТ до 40 МЕ или до 666 нмоль/с*л, для АЛТ до 30 МЕ или до 666 нмоль/с*л.

Коэффициент де Ритиса в пределах нормальных значений (0,91-1,75) обычно характерен для здоровых людей. Однако, повышение АСТ при одновременном росте отношения АСТ/АЛТ (коэффициент де Ритиса больше 2) свидетельствует о поражении сердца, и можно с уверенностью говорить об инфаркте миокарда или ином процессе, связанным с разрушением кардиомиоцитов. Коэффициенте де Ритиса меньше 1 говорит о поражении печени. Высокие уровни ферментемии при всех видах вирусного гепатита за исключением дельта-гепатита характеризуются низким коэффициентом де Ритиса и прогностически являются неблагоприятным признаком течения болезни.

Коэффициент де Ритиса (известное также как АсАТ/АлАТ и АСТ/АЛТ) -- соотношение активности сывороточных АСТ (аспартатаминотрансфераза) и АЛТ (аланинаминотрансфераза).

Значение коэффициента в норме составляет 1,33±0,42 или 0,91-1,75^[1][2].

Расчёт Коэффициента де Ритиса целесообразен только при выходе АСТ и/или АЛТ за пределы референтных значений.

30. Диагностическое значение определения мочевой кислоты в сыворотке крови

Мочевая кислота - это продукт катаболизма пуриновых оснований, входящих в состав ДНК и РНК всех клеток организма. Пурины появляются в основном после естественной гибели клеток, а меньшая их часть поступает с пищей (с печенью, красным мясом, бобовыми, рыбой) и жидкостями (с пивом, вином). Мочевая кислота транспортируется кровью от печени (там с ней взаимодействует фермент ксантиноксидаза) до почек, где около 70 % ее фильтруется и выделяется с мочой, оставшаяся часть попадает в желудочно-кишечный тракт и удаляется со стулом.

Клинико-диагностическое значение.

Если мочевой кислоты производится слишком много или недостаточно выделяется с мочой, она накапливается в организме, что проявляется ее высокой концентрацией в крови (гиперурикемией). Постоянно повышенный уровень мочевой кислоты может быть причиной подагры - воспаления суставов, при котором кристаллы мочевой кислоты откладываются в суставной (синовиальной) жидкости. Кроме того, отложение уратов и формирование камней в мочевыделительной системе - тоже следствие высокого уровня мочевой кислоты в крови.

Повышение уровня мочевой кислоты бывает вызвано возросшей гибелью клеток (из-за противоопухолевой терапии) или реже врождённой склонностью к повышенному производству мочевой кислоты. К недостаточному выведению мочевой кислоты обычно приводит снижение функции почек при их поражении. Во многих случаях точная причина избыточного накопления мочевой кислоты остается неизвестной.

Ускоренные процессы гибели клеток, а также снижение скорости выделения мочевой кислоты почками вызывает гиперурикемию - повышение концентрации мочевой кислоты в крови. В результате она откладывается в суставах и мягких тканях, воспаление переходит на внутрисуставные кристаллы уратов. К тому же образуются камни в мочевыделительной системе.

Сыворотка

В крови выделяют два типа повышения содержания мочевой кислоты (гиперурикемии): первичную и вторичную.

Первичная гиперурикемия отмечается в связи с подагрой, связанной с увеличением эндогенного синтеза мочевой кислоты в результате нарушения обмена нуклеопротеидов, снижением содержания в плазме уратсвязывающего белка и замедлением выведения уратов с мочой. Также выявляется при синдроме Леша_Нихана, при котором метаболиты распада пуринов превращаются в мочевую кислоту, а не используются повторно для синтеза нуклеотидов.

Вторичная гиперурикемия сопровождает почечную недостаточность, выявляется при поликистозе почек, гематологических заболеваниях, при злокачественных заболеваниях (лейкоз, лимфома, миеломная болезнь и другие диссеминированные опухолях), при сердечно_сосудистых заболеваниях (гипертония, инфаркт миокарда, сердечная недостаточность), токсикозах беременности, синдроме Дауна, также встречается у больных эндокринными и обменными заболеваниями (диабет, гликогеноз I типа, гипо_ и гиперпаратиреодизм, акромегалия, микседема), после применения лекарственных препаратов.

Гипоурикемия отмечается при лимфогранулематозе, миеломной болезни, гепатоцеребральной дистрофии (синдром Вильсона_Коновалова), ксантинурии.

Моча

Увеличение содержания мочевой кислоты выявляется при подагре, лейкозах, вирусном гепатите, серповидноклеточной анемии, болезнь Вильсона_Коновалова.

Снижение -- при ксантурии, дефиците фолиевой кислоты, свинцовой интоксикации.

Размещено на Allbest.ru