Обмен белков и аминокислот

Слайд 5

Азотистый баланс
Это разница между количеством азота, поступающего с пищей, и количеством

выделяемого азота.
Азотистый баланс зависит от количества белков в пище, т.к. 95% азота содержится в аминокислотах, т.е. в белках
В состоянии азотистого равновесия организм человека выделяет примерно 15 г «остаточного азота» в сутки; 85% азота выделяется с мочой в виде мочевины, около 5% в виде креатинина, остальные 10% – это аммонийные соли, мочевая кислота и другие формы.
Положительный азотистый баланс бывает у детей
Отрицательный азотистый баланс бывает при старении, голодании, при хронических заболеваниях

Слайд 6

Биологическая ценность белков определяется
Аминокислотным составом
Соотношением заменимых и незаменимых аминокислот: 6:1
Степенью

усвоения т.е. как они подвергаются действию протеаз (мясо, рога и копыта)
Полноценные: белки яиц и молока – 100; говядины – 98; кукурузы – 36; шерсть – 0.
Неполноценные (желатин, коллаген)

Слайд 7

СО2 К+
НСО3- Н+
Сl- Сl-
Плазма
рН 7,2
Просвет
Желудка
рН 1,0 – 2,0
Переваривание: роль соляной

кислоты

Слайд 8

Переваривание белков в ЖКТ
В желудочном соке – пепсиноген→пепсин: 1-е молекулы медленно

под действием HCl остальные путем аутокатализа, реннин (у детей), гастриксин
В панкреатическом соке – трипсиноген →трипсин, химотрипсиноген →химотрипсин, коллагеназа, эластаза (Гли-Ала), карбоксипептидаза
В кишечном соке (пристеночное переваривание) – энтеропептидаза, аминопептидазы, три-, дипептидазы

Слайд 9

Переваривание белков в ЖКТ Специфичность действия протеаз

Слайд 10

Транспорт аминокислот
Активный, Na-зависимый (Симпорт)
Транспортеры (специфические переносчики):
Нейтральных, с короткими радикалами –

АЛА, СЕР, ТРЕ
Нейтральных, с длинными радикалами – ВАЛ, ЛЕЙ, ИЛЕ
Основных – ЛИЗ, АРГ, орнитин, цистин
Кислых – ГЛУ, АСП
Иминокислот – ПРО, ОКСИПРОЛИН
γ-Γаммаглутамилтрансфераза (γ-глутамильный цикл)

Слайд 11

Нарушение транспорта аминокислот
Болезнь Хартнупа – дефект переносчика нейтральных аминокислот
Иминоглицинурия – ПРО,

оксипролин, ГЛИ
Цистинурия – ЦИС, ЛИЗ, АРГ, орнитин
Синдром Фанкони – дефект переносчика кислых аминокислот ГЛУ, АСП
Целиакия – чувствительность к белку злаков – глютену

Слайд 12

Толстый кишечник
Брожение, гниение – результат действия кишечных бактерий: образуются газы СН4,

СО2, Н2S, уксусная, молочная, масляная кислоты
Аминокислоты декарбоксилируются ферментами кишечных бактерий с образованием токсических аминов – птомаинов:
Лизин → кадаверин
Аргинин → агматин
Тирозин → крезол, фенол
Орнитин → путресцин
Триптофан → скатол, индол
Цистеин → этилмеркаптан, метилмеркаптан → СН4 и Н2S
Аммиак, образовавшийся при дезаминировании, в печени превращается в мочевину.

Слайд 13

Внутриклеточное переваривание
Лизосомы – 40 гидролаз
Эндоцитоз, фагоцитоз
Катепсины – тканевые ферменты

Слайд 14

Обмен аминокислот
Пути поступления аминокислот: а) транспорт из внеклеточной жидкости (при всасывании пищевых

аминокислот); б) синтез заменимых аминокислот; в) внутриклеточный гидролиз белков. Пути потребления аминокислот: а) синтез белков и пептидов; б) синтез небелковых азотсодержащих соединений (никотинамид, КоА, фолиевая кислота, адреналин, норадреналин, ацетилхолин); в) синтез углеводов с использованием углеродных скелетов аминокислот; г) синтез липидов с использованием ацетильных остатков углеродных скелетов аминокислот; д) окисление до конечных продуктов обмена.

Слайд 15

Трансаминирование –перенос аминогруппы с аминокислоты на α-кетокислоту. При этом количество аминокислот

не меняется, т.к. образуются новая аминокислота и α-кетокислота

Трансаминирование – начальный этап катаболизма аминокислот и первая стадия непрямого дезамирования, происходит во многих тканях. Наиболее активно – в печени.
Трансаминированию подвергаются все аминокислоты кроме ЛИЗ и ТРЕ
Аминотрасферазы обладают субстратной специфичностью. Коферментом является пиридоксальфосфат
Основные доноры аминогрупп – ГЛУ, АСП, АЛА
В клинике определяют активность АСТ (норма 8-40 ЕД) и АЛТ (норма 5-30 ЕД)

Слайд 16

Трансаминирование
Аминокислота
NH3 NH3
α-кетокислота
Орнитиновый цикл
Пируват ацетил-КоА мочевина
Глюкоза Липиды, Кетоновые

тела экскреция
С калом 5%
С мочой
85% мочевина 3% NH4
α-кетоглутарат, фумарат,
оксалоацетат,
сукцинил-КоА
цикл Кребса

Слайд 17

Аланинаминотрансфераза (АЛТ)

Слайд 18

Коферментами аминотрансфераз являются производные витамина В6 (пиридоксина)

Слайд 19

Механизм трансаминирования – образование шиффовых оснований (1стадия)
Субстрат 1 - аминокислота
Продукт 1

- кетокислота

Н2О

Слайд 20

Дезаминирование - отщепление аминогруппы с образованием аммиака
Существует четыре типа реакций:
1. Восстановительное

дезаминирование ( +2H+)
R-CH(NH2)-COOH + 2H → R-CH2-COOH + NH3
2. Гидролитическое дезаминирование (+H2О)
R-CH(NH2)-COOH + HOH → R-CH(ОН)-COOH + NH3
3. Внутримолекулярное дезаминирование
R-CH(NH2)-COOH → R-CH=CH-COOH + NH3
4. Окислительное дезаминирование (+1/2 О2)
R-CH(NH2)-COOH + 1/2O2 → R-C(=О)-COOH + NH3

Слайд 21

Реакции дезаминирования подвергаются все аминокислоты кроме ЛИЗ
Окислительное (прямое дезаминирование) – фермент

ГЛУТАМАТДЕГИДРОГЕНАЗА, ММ 312 кD, состоит из 6 субъединиц, кофермент НАД+, субстратом является ГЛУТАМИНОВАЯ КИСЛОТА
ГЛУТАМАТДЕГИДРОГЕНАЗА является регуляторным ферментом аминокислотного обмена, аллостерические ингибиторы: АТФ, ГТФ, НАДН; активаторы: АДФ, кортизол.
Неокислительное (гидролитическое)
СЕРИН, ТРЕОНИН, ЦИСТЕИН, ГИСТИДИН
Непрямое (трансдезаминирование)
все остальные аминокислоты

Слайд 22

Непрямое (трансдезаминирование) – основной путь катаболизма аминокислот
I этап – трансаминирование
с

α-кетоглутаратом с образованием ГЛУ
П этап – окислительное дезаминирование ГЛУ в митохондриях с образованием кетокислоты

Слайд 23

Основные источники NH3
Аминокислоты, биогенные амины, нуклеотиды
NH3 транспортируется из тканей в

печень в виде 3 соединений:
Глутамина
Аланина
Аммиака
При гипераммониемии в крови повышается уровень NH3 ГЛУ и АЛА

Слайд 24

Симптомы гипераммониемии: головокружение, тошнота, рвота, судороги, потеря сознания, отек мозга
Основной диагностический признак

– повышение концентрации NH3 в крови. В норме 25-40 мкМоль/л. Все симптомы гипераммониемии – проявление действия NH3 на ЦНС
Заболевания печени (гепатиты, цирроз и др.)
Другие вирусные заболевания, т.к. вирусы ингибируют активность карбамоилфосфатсинтетазы I
Генетический дефект ферментов орнитинового цикла

Слайд 25

Механизм токсического действия аммиака
NH3 легко проникает через мембраны в клетки
В митохондриях

– гипоэнергетическое состояние, т.к.сдвигает вправо реакцию
α-кетогглутарат + NАDH + H+ + NH3 глутамат + NAD+
В ЦНС сдвигается вправо реакция: глутамат глутамин
Повышение осмотического давления отек мозга; снижение синтеза ГАМК; нарушение проведения нервного импульса, судороги
В крови – алкалоз, накопление СО2, гипоксия,
от которой страдает ЦНС

Слайд 26

Лечение больных с гипераммониемией направлено на снижение концентрации NH3
Малобелковая диета
Введение

в организм с пищей фенилацетата и бензоата при гипераммониемии I типа (дефект Карбамоилфосфатсинтазы I)
Фенилацетат конъюгируется с ГЛН и выводится почками в виде фенилацетилглутамина
Бензоат конъюгируется с ГЛИ и выводится почками в виде гиппуровой кислоты
Цитруллина и орнитина при гипераммониемии I I типа

Слайд 27

В обезвреживании NH3 – центральная роль принадлежит ГЛУ
Основной реакцией обезвреживания NH3

в мышцах, мозге и в других тканях является синтез ГЛН под действием глутаминсинтазы
ГЛН легко транспортируется через клеточные мембраны и поступает из тканей в кровь.

Слайд 28

Глюкозо-аланиновый цикл – это образование АЛА в мышцах, его перенос в

печень и перенос глюкозы, синтезированной в печени, обратно в мышцы

Слайд 29

Основной путь обезвреживания NH3 в ЦНС – синтез глутамина под действием

глутаминсинтазы

Источники NH3 : АМФ, аминокислоты (в 8 раз больше, чем в крови), биогенные амины
α-кетогглутарат
Кетоновые тела (энергия)
2 NH3 Глутаминовая кислота 2 NH3
путем декарбоксилирования в ГАМК
Глутамин
удаляется через ГЭБ
Печень
мочевина

Слайд 30

В кишечнике глутамат подвергается трансаминированию с пируватом
Глутамин
Глутамат
Пируват Фекалии
α-кетогглутарат
Аланин
Печень

Мочевина

Слайд 31

В почках происходит гидролиз глутамина под действием глутаминазы, активность которой возрастает

при ацидозе

Н+
NH4А
Глутамин Cl-, SO4-2
Экскреция
(0,5 г солей
аммония в сутки
защищает от потерь Na+и K+)
Глутамат

Слайд 32

Орнитиновый цикл (только в печени)
Обезвреживание NH3
Синтез АРГИНИНА
Молекула мочевины содержит 2 атома

N:
1 атом из NH3 – поступает в печень с кровью воротной вены
2 атом из АСП – образуется в печени
В составе мочевины выделяется до 90% N
Экскреция мочевины в норме составляет примерно 25 г/сутки

Слайд 33

Орнитиновый цикл
Реакции орнитинового цикла протекают в цитоплазме.
1-я реакция протекает в

матриксе митохондрий: синтез карбамоилфосфата из аммиака (NH4+) и бикарбонат-иона, фермент карбамоил-фосфат синтетаза:

Слайд 34

Орнитиновый цикл
Аммиак пересекает внутреннюю митохондриальную мембрану в составе аминокислоты цитруллин. Реакция

катализируется ферментом орнитин-транскарбамоил-синтетазой (ОТ-к):

Слайд 35

Орнитиновый цикл

Слайд 36

Орнитиновый цикл

Слайд 37

Декарбоксилирование аминокислот – отщепление α -карбоксильной группы аминокислот с образованием аминов
Реакция

катализируется декарбоксилазами, коферментом которых является пиридоксальфосфат.
Продукты декарбоксилирования – биогенные амины – обладают высокой биологической активностью.
Инактивация биогенных аминов серотонина, норадреналина, ГАМК происходит путем их дезаминирования и окисления. Реакцию катализирует FAD-зависимая моноаминооксидаза (МАО).
Инактивация адреналина и гистамина происходит путем метилирования с участием SAM

Слайд 38

Биогенные амины
Серотонин – вазоконстриктор, сокращает гладкую мускулатуру, антидепрессант
Мелатонин регулирует суточные и

сезонные изменения метаболизма

Слайд 39

Биогенные амины

Слайд 40

Биогенные амины Ацетилхолин – нейромедиатор вегетативной нервной системы
донор метильных групп –

SAM

серин→этаноамин→холин

Слайд 41

Основные метаболические превращения фенилаланина и тирозина
Блокирование реакций при фенилкетонурии
(1-фенилаланингидроксилаза),

тирозинозе (2-п-гидрокси-фенилпируватдиоксигеназа), альбинизме (3) и алкаптонурии
(4-диоксигеназа гомогентизиновой кислоты).

Слайд 42

Фенилкетонурия
Наследственное заболевание – мутация в гене фенилаланингидроксилазы – в крови накапливаются

фенилаланин, фенилпируват, фениллактат, фенилацетат, фенилацетилглутамин
Концентрация фенилаланина в крови повышается в 20-30 раз (в норме 1-2 мг/дл), в моче – в 100-300 раз (в норме 30 мг/дл)
Концентрация фенилпирувата и фениллактата в моче достигает 300-600 мг/дл ( в норме отсутствует)
Нарушение умственного и физического развития связано с токсическим действием фенилаланина, фенилпирувата, фениллактата, фенилацетата, тормозящих синтез нейромедиаторов – дофамина, норадреналина, серотонина

Слайд 43

Синтез катехоламинов в надпочечниках
а – Тирозингидроксилаза
(О2, Н4БП, НАДФН)
б – ДОФА-декарбоксилаза
(ПФ)
в- Дофамингидроксилаза
(О2,

Н4БП)
г - Фенилэтаноламин-N-метилтрансфераза
(SAM – донор метильной группы)

Слайд 44

В щитовидной железе синтезируются йодтиронины

Слайд 45

Обмен серосодержащих аминокислот

Слайд 46

Cинтез цистина

Слайд 47

Cинтез S-аденозилметионина (SAM)

Слайд 48

Перенос одноуглеродных групп
Реакция, в которой переносится метильная группа (-СН3), называется реакцией

метилирования. Донором метильной группы служит S-аденозилметионин (SAM), который образуется в процессе АТФ-зависимой реакции, катализируемой метионин-аденозилтрансферазой.

Обмен белков и аминокислот

Содержание

План лекцииАзотистый баланс, биологическая ценность белков пищиПереваривание белков в ЖКТВсасывание аминокислот

Суточная потребность в белке За сутки в организме взрослого человека распадается