Практическое занятие № 17

(Лабораторный практикум)

ТЕМА: Индивидуальные пути обмена аминокислот

ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ изучить общие и индивидуальные пути обмена аминокислот, роль метаболитов, образующихся в ходе этих реакций. Нарушения обмена аминокислот.

СПИСОК ОСНОВНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Лекции по курсу биологической химии

2. Северин Е.С. Биохимия . М. 2006

3. Николаев А.Я. Биологическая химия. 2004

4. Таганович А.Д. Кухта В.К Биологическая химия. 2005

5. Северин Е.С., Николаев А.Я. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. М. 2001

СПИСОК ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

6. Маршалл В.Дж. Клиническая биохимия, 2002

7. Марри Р. Греннер Д. Биохимия человека, 2000

Из курса биоорганической химии студент должен знать: формулы ароматических и серосодержащих аминокислот.

Учебная карта занятия Содержание темы

1. Продукты декарбоксилирования аминокислот. Биогенные амины: гистамин, серотонин, гамма-аминомасляная кислота, катехоламины. Инактивация и обезвреживание биогенных амнов.

2. Индивидуальные пути обмена аминокислот (ароматических и серосодержащих).

3. Молекулярные болезни, связанные с нарушением их обмена (фенилкетонурия, тирозинурия, тирозиноз, алкаптонурия, альбинизм, цистинурия и др.).

4. Индивидуальные пути обмена некоторых аминокислот (фенилаланина, тирозина, цистеина, лизина, глицина, серина, триптофана, метионина.

5. Патология азотистого обмена.

6. Энзимопатии как разновидность молекулярных болезней. Механизм их развития на примере превращений серосодержащих аминокислот.

7. Недостаточность фенилаланингидроксилазы. Фенилкетонурия, нарушения обмена веществ при этом заболевании

8. Недостаточность гомогентезиноксидазы. Алкаптонурия, нарушения обмена веществ при этом заболевании

9. Недостаточность тирозиназы. Альбинизм, нарушения обмена веществ при этом заболевании

10. Участие метионина в процессах трансметилирования. Синтез креатина, особенности его обмена- образование креатинина

Задания для студентов

1. Напишите реакцию активации метионина, в чем ее особенность? (ответ: единственная реакция в организме, когда одновременно используются все три фосфатные остатка)

2. Обратите внимание на процессы, в которых участвует метильная группа метионина и какие аминокислоты необходимы для регенерации метионина ( ответ: для регенерации метионина требуется витамин В12 в качестве донора метильной группы, а также необходимо участие серина.

3. Животному ввели метионин с меченой ¹⁴С метильной группой. Через некоторое время метка была обнаружена во фракции мембран. В составе каких соединений может быть найдена метка (ответ: в составе ФЛ )

4. В моче обследуемого ребенка обнаружена гомогентизиновая кислота. Каково происхождение гомогентизиновой кислоты? Можно ли считать гомогентизиновую кислоту нормальным компонентом мочи? ( ответ: гомогентизиновая кислота – патологический компонент мочи, так как появляется в моче только при недостатке оксидазы ГГК)

5. У ребенка содержание в крови фенилаланина 7 мкмоль/л (при норме 0,2 мкмоль/л). В моче также обнаружено большое количество этой аминокислоты. Какие нарушения обмена веществ можно предполагать? Как называется заболевание? Что следует рекомендовать для улучшения состояния? ( Ответ: Фенилкетонурия, при этом в крови накапливаются фенилПВК, фениллактат, фенилацетат, токсические продукты для ЦНС)

6. У больного с прогрессирующей мышечной дистрофией в сыворотке крови повышена концентрация креатина и понижена концентрация креатинина. Дайте объяснение этому? ( Ответ: При мышечной дистрофии нарушается образование энергии в виде АТФ. креатинкиназная реакция замедляется или совсем не идет, поэтому креатинин не образуется, а креатин накапливается в крови, и следовательно наблюдается повешенная экскреция его с мочой)

7. При лечении сахарного диабета инсулином больным рекомендуют пищу, богатую метионином и лизином (молоко, молочные продукты) для профилактики жирового перерождения печени. Оправдана ли такая рекомендация? Почему? ( примерный ответ: лизин и метионин являются субстратами для образования каринитина – транспортного вещества для ВЖК, т.е активизируется мобилизация жиров в МТХ для процессов окисления, кроме того, они используюся для образования фосфолипидов, в частности лецитина, являющегося донором ненасыщенных жирных кислот в реакции этерефикации холестерина, таким образом, метионин и лизин относят к липотроптным факторам, т.е. понижающим уровень жиров в организме)

Темы реферативных сообщений

• Фенилкетонурия. Биохимические изменения при данной патологии

• Альбинизм. Причины и нарушения обмена веществ при данном заболевании.

• Алкаптонурия. Биохимические нарушения, сопровождающие данную патологию

• Роль S-аденозинметионина в процессах трансметилирования.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Наследственные нарушения обмена аминокислот, сопровождающиеся повышением их выделения с мочой без изме­нения уровня в крови

Эта группа наследственных энзимопатий, при которых обратное всасывание аминокислот в почках не происходит и поэтому увеличения их в сыворотке крови не наблюдает­ся. Недостаточно активная реабсорбция аминокислот в по­чках приводит к еще большему содержанию их в моче (на­пример, гомоцистинурия, цистатионинурия).

Наследственные нарушения обмена триптофана

Это незаменимая аминокислота, источником которой слу­жат белки пищи. Образующийся при расщеплении белков триптофан через кишечную стенку всасывается в кровь, не­которое количество его подвергается бактериальному раз­ложению и выводится через кишечник из организма: часть аминокислоты выделяется почками, при этом значитель­ное количество триптофана (до 90%) реабсорбируется из клубочкового фильтрата.

Триптофан используется для синтеза белков, часть его, включаясь в метаболизм, превращается в биологически ак­тивные вещества: никотинамид (витамин РР), серотонин и ряд других.

Полагают, что обмен триптофана в организме зависит от содержания витамина В₆, т.к. ряд ключевых превраще­ний аминокислоты катализируется ферментами, кофакто­ром которых является пиридоксаль-5-фосфат (кинурениназа, кинуренинтрансфераза и др.). Установлено, что откло­нения в метаболизме триптофана обнаруживаются уже на ранних стадиях дефицита витамина в организме. Однако, витамин В₆-зависимые ферменты неодинаково чувствитель­ны к недостатку витамина В₆.

Особый интерес представляют заболевания, связанные с генетически обусловленными нарушениями обмена трип­тофана. К ним относятся клинические синдромы, при кото­рых имеется нарушение транспорта триптофана на уровне клетки и изменение структуры ряда ферментов, катализи­рующих процессы превращения триптофана в никотиновую кислоту (кинуренингидроксилазы, кинурениназы и др.). Примером такого рода заболеваний являются: болезнь Гартнепа, "синдром голубых пеленок", и др.

Болезнь Гартнепа являет пример генерализованного на­рушения транспортных механизмов. Биохимические нару­шения - генерализованная гипераминоацидурия, появление в моче индольных соединений, снижение экскреции кинуренина и его производных.

Наследственная ксантуренурия встречается значитель­но чаще, чем фенилкетонурия и обнаруживается у 0,5-1% новорожденных. Было высказано предположение, что на­рушение обмена у больных связано, вероятно, с недостаточ­ной активностью пиридоксальзависимой кинурениназы. Результатом этого является избыточное образование мета­болитов триптофана: кинуренина, ксатуреновой кислоты, недостаточный синтез никотиновой кислоты.

Наследственные нарушения обмена тирозина

Образующаяся из тирозина α–кетокислота (п-оксифенил-ПВК) при участии оксидазы, требующей О₂ и витамина "С", подвергается превращению в гомогентизиновую кислоту.

При недостатке витамина "С", особенно у новорожден­ных в первые дни жизни, активность этой оксидазы сниже­на. При этом в крови накапливаются тирозин, п-оксифенил-ПВК, которые выводятся с мочой. Это состояние назы­вают тирозинемией новорожденных. Оно встречается пре­имущественно у недоношенных детей, в печени которых фер­ментные системы не достигли полной зрелости. Введение витамина "С", некоторое ограничение потребления белка устраняют тирозинемию.

Но это отклонение отличается от тяжелой наследствен­ной тирозинемии. При таком наследственном расстройстве с возрас­том улучшения не наступает, т.к. оксидаза п-оксифенилпирувата не появляется. Некоторые больные погибают в раннем детстве, у тех, кто выживает, обнаруживаются хро­нические дегенеративные изменения в печени и почках.

Фенилкетонурия - (фенил-ПВК олигофрения) - является следствием врожденной недостаточности фермента печени фенилаланингидроксилазы. Наиболее важными про­явлениями этого заболевания являются замедленное умственное развитие ребенка, а также повышенная экскре­ция с мочой фенилаланина. Характерным биохимическим признаком заболевания служит экскреция с мочой фенилпирувата (до 1-2 г в сутки) и фенилуксусной кислоты.

В органах и тканях детей, страдающих фенилкетонурией, происходит накопление фенилаланина. В крови, например, его концентрация может достигать 600 мг/л (в норме 15 мг/ л); в спинно-мозговой жидкости 80 мг/л (норма 1,5 мг/л).

Лечение больных фенилкетонурией детей следует начи­нать с первых дней жизни. Наиболее эффективным мето­дом лечения является полное исключение фенилаланина из пищи.

При врожденном отсутствии в организме фермента, ка­тализирующего превращение гомогентизиновой кислоты - гомогентизинатоксидазы, развивается так называемая алкаптонурия. Гомогентизиновая кислота не подвергается даль­нейшему метаболизму и поэтому накапливается в тканях, вызывая охроноз (пигментацию тканей), а также экскретируется с мочой. При контакте с кислородом гомогентизино­вая кислота окисляется в хинон, который полимеризуется в темного цвета меланиноподобное вещество.

Альбинизм - наследственное заболевание, обусловленное врожденным дефектом фермента тирозиназы, который катализирует превращение тирозина в ДОФА в меланоцитах. В результате нарушается синтез пигментов меланинов. Клиническое проявление альбинизма - отсутствие пигментации кожи и волос. У больных часто снижена острота зрения, возникает светобоязнь. Длительное пребывание таких больных под открытым солнцем приводит к раку кожи.

Задачи по теме

1. В моче обследуемого ребёнка обнаружена гомогентизиновая кислота. Каково её происхождение? Можно ли считать её нормальным компонентом мочи?

Ответ : это патологический компонент мочи, она появляется при алкаптонурии, отсутствии фермента гомогнетезиноксидазы

2. У ребёнка содержание в крови фенилаланина 7 мкмоль/л (при норме 0,2 мкмоль/л). В моче также обнаружено большое количество этой аминокислоты. Какие нарушения обмена веществ можно предполагать? Как называется заболевание? Что следует рекомендовать для улучшения состояния ребёнка?

Ответ У ребенка можно предположить фенилкетонурию, наблюдается такое состояние при отсутствии фермента 4-фенилгидроксилазы

Студент должен уметь объяснить происхождение патологических компонетов в моче при алкаптонурии и фенилкетонурии, уметь показать в виде схемы обмен фенилаланина, и блоки ферментов наследственных патологий

Практические навыки, которыми должен овладеть студент по теме занятия

Усвоить основные блоки ферментов при патологиях обмена, фенилаланина и тирозина, представлять клинико-диагностическое значение определения креатинина