1. Пул вільних ам-кислот в орг-змі:шляхи надходж. та використання в тканинах. В клетках постоянно поддерж стацион уровень ак - фонд (пул) свободных ак. Этот фонд обновляется за счет поступления ак и используется для синтеза биол важных хим компон клетки.Пути поступления:1. Транспорт ак из внеклеточной жидкости..2 Синтез заменимых аминокислот.3.Внутриклеточный гидролиз белков - это основной путь поступления ак. Пути использования:1)Синтез белков и пептидов.2)Синтез небелковых азотсодержащих соединений:(пурин и примидин нуклеот, порфирин, холин, креат, мелан,некот витам коферм,биоген аминов,горм,медиат).3) Синтез глюкозы с использованием углеродных скелетов гликогенных ак (глюконеогенез).4)Синтез липидов с использованием ацетильных остатков углеродных скелетов кетогенных аминокислот.5) Окисление до конечных продуктов обмена (СО₂, Н₂О, NH₃) - это один из путей обеспечения клетки энергией - до 10% общих энергетических потребностей. Все аминокислоты, которые не используются в синтезе белков и других физиологически важных cоединений, подвергаются расщеплению.

2. Трансамінування ак. Трансаминирование - основной путь дезаминирования ак, который происходит без образования свободного NH₃. Это обратимый процесс переноса NH₂–группы с аминокислоты на –кетокислоту.Могут принимать участие все ак, кроме треонина, лизина, пролина и гидроксипролина.

Реакция трансаминирования в общем виде выглядит следующим образом:

СООН СООН СООН СООН

НС — NH₂ + C = O  C = O + НС — NH₂

R₁ R₂ R₁ R₂

аминокислота -кетокислота

Ферменты-аминотрансферазами (трансаминазами). Наиболее распространенные аминотрансферазы – АлАТ (аланинаминотрансфераза), АсАТ (аспартатамино–трансфераза), тирозинаминотрансфераза.

Реакция, которую катализирует фермент АлАТ, представлена ниже:

СООН СООН CООН СООН

│ │ АлАТ │ │

НСNH₂ + C = O  C = O + HCNH₂

│ │ │ │

CH₃ CH₂ CH₃ CH₂

Ала │ ПВК │

CH₂ CH₂

│ │

COOH COOH

-кетоглутарат глу

Реакцию, которую катализ фермент АсАТАсп + -кетоглутарат  Оксалоацетат + Глу.

Кофермент трансаминаз – пиридоксальфосфат (В₆) – входит в состав активного центра фермента. Некоторые клин аспекты.Нарушения:1)при гиповитаминозе В₆;2)при лечении туберкулеза антагонистами трансамиаз – фтивазидом и его аналогами;3)при голодании, циррозе и стеатозе печени набл недостаток синтеза белковой части трансаминаз.Отдельные трансаминазы находятся в различных тканях в неодинаковом количестве. АсАТ больше в кардиомиоцитах, печени, скелетных мышцах, почках, поджелудочной железе. АлАТ –в печени, в меньшей степени - в поджелудочной железе, миокарде, скелетной мускулатуре. повыш активности АсАТ в крови характерно для инфаркта миокарда (ИМ), а повыш активности АлАТ свидет о цитолизе в гепатоцитах. Так, при остром инфекционном гепатите в крови активность АлАТ > АсАТ; но при циррозе печени - АсАТ > АлАТ. В норме соотношение активностей АсАТ/АлАТ (коэффициент де Ритиса) составляет 1,330,42. При ИМ величина этого коэффициента резко возрастает, у больных инфекционным гепатитом, напротив, происходит снижение этого показателя.

3. Пряме та непряме дезамінування.С трансаминированием тесно связан процесс окислительного дезаминирования, в результате которого происходит отщепление NH₂ -группы с образованием NH₃, Н₂О и -кетокислоты. Дезаминирование ак активно происходит в печени и почках. Процесс катализируют ферменты оксидазы, которые являются флавопротеинами. Существуют оксидазы L- и D-аминокислот. Оксидазы L–аминокислот ФМН–зависимые, D-аминокислот ФАД–зависимые. Реакцию окислительного дезаминирования:

ФМД ФМН·Н⁺ Н₂О NH₃

L –АК L–аминокислота -кетокислоты.

Наиболее активно в клетках происходит окислительное дезаминирование L–глутаминовой кислоты:

НАД НАДН·Н⁺ Н₂О

L –глутамат L–иминоглутарат -КГ + NH₃.

1 2

Схематически общее уравнение реакции (эта реакция обратима): L-Глу + НАД + Н₂О  -КГ + НАДН·Н⁺ + NH₃

L–глутаматдегидрогеназа – фермент, катализ эту реакцию, который имеет высокую активностью и широко распространен в тканях млекопитающих.Глутаматдегидрогеназа печени – регуляторный фермент, который локализован в митохондриях. Активность зависит от энергетического статуса клетки. При дефиците энергии реакция происходит в направлении образования -кетоглутарата и НАДН^.Н⁺, которые направляются в ЦЛК и окислительное фосфорилирование соответственноусиление синтеза АТФ в клетке. Поэтому для глутамат–дегидрогеназы ингибиторы – АТФ, ГТФ, НАДН, а активатор – АДФ. Большинство ак дезаминируются путем непрямого дезаминирования – это процесс сопряжения 2 реакций:1)трансаминирование с образованием глутамата;2)глутаматдегидрогеназная реакция.

а минокислота -КГ НАДН·Н⁺

NH₃ 1 2 NH₃

-кетокислота Глутамат НАД

В этом случае биологический смысл трансаминирования (1) состоит в том, чтобы собрать аминогруппы всех распадающихся аминокислот в виде аминокислоты одного вида - глутамата. Далее глутаминовая кислота транспортируется в митохондрии, где подвергается окислительному дезаминированию под действием глутаматдегидрогеназы (2).Наиболее активно непрямое дезаминирование происходит в печени. Здесь образующийся NH₃ поступает в цикл мочевинообразования для обезвреживания.

4.Дезокарбоксилювання ам-кислот.Декарбоксилирование –процесс отщепления карбоксильной группы, которая находится в -положении аминокислоты, с образованием аминов и СО₂. В результате декарбоксилирования аминокислот образуются:1.биогенные амины (гистамин, дофамин, тирамин, –аминомасляная кислота - ГАМК и др).

Например:

СООН СН₂NH₂

СНNH₂ СО₂ СН₂

СН₂ СН₂

СН₂ СООН

СООН

Глу ГАМК

Декарбоксилирование аминокислот с образованием биогенных аминов наиболее активно происходит в печени, мозге и хромаффинной ткани. 2)продукты «гниения белков в кишечнике», которые являются результатом декарбоксилирование аминокислот под действием микрофлоры кишечника. Из аминокислот образуются токсические продукты, например:

-СО₂ лизин кадаверин

-СО₂

орнитин путресцин

Всего в организме образуется более 40 аминов. Усиление синтеза аминов наблюдается при гипоксии и голодании. Местное увеличение синтеза, освобождение и инактивации катехоламинов, гистамина и серотонина свойственно очагам воспаления.Злокачественные опухоли апудоцитарного происхождения, находящиеся в кишечнике, бронхах, поджелудочной железе, могут синтезировать большое количество серотонина. Биогенные амины инактивируются под действием окислительных ФАД–зависимых ферментов - моноамино–оксидаз (МАО). Происходит окислительное дезаминирование аминов до альдегидов. Альдегиды – окисляются до органических кислот с помощью альдегиддегидрогеназ. Эти кислоты экскретируются с мочей или подвергаются дальнейшей окисли–тельной деградации. Кроме того, в деградации катехоламинов принимает участие катехол–О–метилтрансфераза.

5. Шляхи утворення та знешкодж аміаку в орг-змі.

Аммиак – это один из конечных продуктов обмена азотсодержащих веществ. В крови концентрация аммиака невелика - 25-40 мкмоль/л. При более высоких концентр он оказывает токсическое действие на организм ( для ЦНС). Токсичность связана с его способностью нарушать функционирование ЦЛК, т.к. NH₃ выводит из ЦЛК –кетоглутарат: –КГ + NH₃ + НАДН^.Н⁺  Глу + НАД⁺ + Н₂О.В итоге восстановительного аминирования –кетоглутарата происходит  активности ЦЛК в клетках ЦНС, что, в свою очередь, угнетает активность аэробного окисления глюкозы. В результате нарушается энергопродукция и развивается гипоэнергетическое состояние, т.к. глюкоза – это основной источник энергии для головного мозга. NH₃ образуется :1) окислительного дезаминирования аминокислот.2)дезаминирования биогенных аминов;3)дезаминирования пуриновых оснований.4)катаболизм пиримидиновых нуклеотидов.Фермент- аденозиндезаминаза.Аммиак транспортируется кровью к печени и почкам в составе АК, среди которых основными являются Глу, Асп, Ала.Обезвреживание NH₃ происходит после его образования, т.к. в тканях он сразу же включается в состав АК. механизмы обезвреживания NH₃:восстановительное аминирование –кетоглутарата;образование амидов аминокислот – аспарагина и глутамина;образование аммонийных солей в почках;синтез мочевины.

6. Біосинтез сечовини.- это основной путь обезвреж аммиака. Процесс образования мочевины происходит в печени и представляет собой циклический процесс, который называется «орнитиновый цикл» (цикл Кребса–Гензелайта). В цикле принимают участие 2ак, которые не входят в состав белков – орнитин и цитруллин, и 2 протеиногенные ак – Арг, Асп. Процесс включает 5 реакций: первые две протекают в митохондриях, остальные - в цитозоле гепатоцитов. І реакция – синтез карбамоилфосфата. Фермент - карбамоилфосфатсинтаза І (митохондриальный).ІІ реакция – включение карбамоилфосфата в циклический процесс. III реакция - образование аргининосукцината. Это вторая реакция, в которой используется энергия АТФ. IV реакция - расщепление аргининосукцината с образованием аргинина и фумарата. V реакция - регенерация орнитина с образованием мочевины.

Схема синтеза мочевины

С О₂ + NH₃ + 2АТФ  карбамоилфосфат + 2АДФ + Ф_н

1

NH₂–CО–NH₂

(мочевина) Орнитин

Ф_н

5 2

Аргинин Цитруллин

4 3 АТФ

Фумарат АМФ

Аргининосукцинат ФФ_н

Ферменты:1 - карбамоилфосфатсинтаза;2 - орнитинкарбамоилтрансфераза;3 - аргининосукцинатсинтаза;4 - аргининосукцинатлиаза;5 - аргиназа (сильными ингибиторами фермента являются орнитин и лизин, конкурирующие с аргинином, активаторы - Са²⁺ и Мn²⁺).Экскреция мочевины обеспечивается почками. За сутки выделяется 20-35 г мочевины. При изменении кол-ва белка:белка с пищей  синтез ферментов цикла  синтез мочевины,если  катаболизм белков синтез мочевины количество выводимого азота. Генетич дефекты ферментов: При нарушении синтеза мочевины -повышение концентрац аммиака в крови - гипераммониемия, которая наиболее выражена при дефекте 1–го и 2–го ферментов.

Клинические симптомы: рвота (у детей), отвращение к богатым белками продуктам, нарушение координации движений, раздражительность, сонливость, умственная отсталость. В некоторых случаях может наступить смерть в течение первых месяцев жизни.Диагностирование:1) путем определения концентрации аммиака и промежуточных продуктов орнитинового цикла в крови и моче;2)путем определения активности ферментов в биоптатах печени.

7. Загальні шляхи метаболізму вуглецевих скелеті:Углеродные скелеты протеиногенных ак после отщепления NH₂–группы превращаются в конечном итоге в 5 продуктов, которые вовлекаются в ЦЛК: ацетил–КоА, фумарат, сукцинил–КоА, –кетоглутарат, оксало–ацетат. В ЦЛК происходит полное окисление углеродных скелетов аминокислот с высвобождением значительного количества энергии, которое соизмеримо количеством энергии, высвобождающимся при аэробном окислении 1 молекулы глюкозы.Схематически пути вхождения -кетокислот в ЦЛК показаны ниже:

Ала, Цис, Тре

Гли, Сер,

Лей, Иле,

Трп

ПВК

Ацетил–КоА

ацетоацетил-КоА

Асн, Асп

ОА

Лей, Лиз,

Тир, Фен, Трп

ЦЛК