Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
БХ учебник Николаев.pdf
Скачиваний:
573
Добавлен:
02.05.2015
Размер:
15.53 Mб
Скачать

3 5 8

Часть II. Обмен веществ и энергии

О

О

 

S - N H 2

 

О

парааминобензойная кислота

сульфаниламид

Рис. 11.31. Строение парааминобензойной кислоты и сульфаниламида

лоты служит парааминобензойная кислота. Во-вторых, эти ферменты вследствие недостаточной субстратной специфичности могут использовать в качестве суб­ страта (псевдосубстрата) сульфаниламиды. При этом синтезируется не фолиевая кислота, а ее аналог, содержащий сульфаниламидный компонент вместо остатка парааминобензойной кислоты; такое соединение не способно выполнять коферменгные функции. В результате в бактериальной клетке возникает недостаточ­ ность фолиевой кислоты, нарушаются все реакции, в которых она участвует, и размножение бактерий становится невозможным. С другой стороны, в организме человека сульфаниламиды не вызывают таких изменений, поскольку человек по­ лучает с пищей готовую фолиевую кислоту, и процессы синтеза, на которые дей­ ствуют сульфаниламиды, в клетках человека не происходят.

Современная медицина использует большое количество сульфаниламидных бактериостатических лекарств для лечения разнообразных инфекционных болез­ ней. Co времени внедрения этих лекарств в лечебную практику (40-е годы XX в.) многие болезни, такие, как крупозная пневмония, раневые инфекции и другие, перестали быть сложной проблемой для врача. Открытие сульфаниламидных ле­ карств — одно из величайших достижений медицины за всю ее историю. Несколь­ ко позднее широкое применение в медицине нашли антибиотики, которые оказа­ лись столь же эффективными противобактериальными средствами. Лекарства этих двух групп часто используются комбинированно, т. е. их назначают одновре­ менно или последовательно.

ОБМЕН ФЕНИЛАЛАНИНА И ТИРОЗИНА

Фенилаланин — это незаменимая аминокислота, а тирозин — условно заменимая, поскольку образуется в организме из фенилаланина. Обе эти аминокислоты в до­ статочных количествах содержатся в пищевых белках, в том числе растительных. Основная масса фенилаланина расходуется по двум путям: включается в белки и превращается в тирозин. Обмен тирозина значительно сложнее: кроме использо­ вания для синтеза белков он служит предшественником катехоламинов, мелани­ на, тироксина, а также может подвергаться катаболизму до CO2 и H 2O.

Катаболизм фенилаланина и тирозина

Специфической частью катаболизма этих аминокислот является серия реакций, завершающаяся образованием фумарата и ацетоацетата (рис. 11.32).

Превращение фенилаланина в тирозин скорее нужно для удаления избытка фенилаланина, чем для образования тирозина, поскольку недостатка в последнем обычно не бывает. Эта реакция катализируется ферментом фенилаланингидроксилазой.

Глава 11. Обмен и функции аминокислот

 

3 5 9

ОН

ОН

ОН

 

 

 

 

 

 

CHt-COOH

C H-NH2

— NHn

 

 

ОН

 

 

 

СООН

 

л-гидроксифенил-

гомогентизиновая

фенилаланин

тирозин

 

 

 

пируват

кислота

 

0

 

 

 

 

1

 

СООН

сн,

/

\

 

 

1

I

HC

(^H2

 

CH +

C = O

 

сн— соон

«

I

 

CH

сн,

HOOC^

< /

 

I

I 2

 

соон

соон

фумарилацетоацетат

 

фумарат

ацетоацетат

Рис. 11.32. Катаболизм фенилаланина и тирозина

В генофонде человека имеются аллельные гены фенилаланингидроксилазы, кодирующие неактивные варианты фермента. В гетерозиготном состоянии эти аллели обнаруживаются примерно у 2 % людей, но фенотипически обычно не проявляются, поскольку синтез активного фермента обеспечивается нормальным аллелем. У гомозиготных индивидов фенилаланингидроксилазной активности в тканях не обнаруживается (или она очень низка), в результате возникает блок реакции превращения фенилаланина в тирозин. Этот дефект метаболизма прояв­ ляется как болезнь фенилкетонурия. Концентрация фенилаланина в тканях боль­ ного повышается в десятки раз; его содержание в крови достигает 10-80 м г/дл (в норме 1-4 мг/дл). В этих условиях значительная часть фенилаланина превраща­ ется в фенилпировиноградную и фенилмолочную кислоты (рис. 11.33), которые в норме почти не образуются.

<pi- -NHn

он

соон

соон

 

 

фенилаланин

фенилпируват фениллактат

фенилацетат

Рис. 11.33. Превращения фенилаланина при фенилкетонурии

Все эти соединения выделяются с мочой больного. Наиболее тяжелое прояв­ ление фенилкетонурии — резкое нарушение умственного и физического разви­ тия (в 10 лет ребенок не ходит, знает всего несколько слов). Вероятно, эти нару­ шения связаны с токсическим действием высоких концентраций фенилаланина.

360

Часть II. Обмен веществ и энергии

с, мг/дл

При диете, содержащей мало фенилалани­

 

на, его концентрация в крови больных сни­

 

жается, и развитие симптомов болезни за­

 

медляется. Если такое лечение начато сразу

 

после рождения ребенка, повреждение моз­

 

га в значительной мере предотвращается.

 

Гетерозиготных носителей гена фенил-

 

кетонурии можно обнаружить с помощью

 

теста толерантности к фенилаланину. Для

 

этого обследуемому дают натощак около 10 г

 

фенилаланина (обычно размеш анного во

 

фруктовом соке). Затем через часовые ин­

Рис. 11.34. Изменение концентрации

тервалы берут пробы крови, в которых оп­

ределяют концентрацию тирозина. В норме

тирозина в крови при фенилаланино-

вой нагрузке в норме (1) и при гетеро­

концентрация тирозина в крови после фе-

зиготном носительстве гена фенилке­

нилаланиновой нагрузки значительно выше,

тонурии (2)

чем у гетерозиготных носителей гена фе-

 

нилкетонурии (рис. 11.34). Тест толерант­

ности к фенилаланину используется в генетической консультации для определе­ ния риска рождения больного ребенка: если оба брачных партнера являются но­ сителями гена фенилкетонурии, вероятность рождения такого ребенка равна 1:4.

Наследственная болезнь алкаптонурия, связанная с блоком катаболизма тиро­ зина на стадии гомогентизиновой кислоты, описана в гл. 4.

Синтез катехоламинов

В мозговом веществе надпочечников и в нервной ткани тирозин служит предше­ ственником катехоламинов, важнейшими из которых являются дофамин, норадреналин и адреналин (рис. 11.35).

 

ОН

 

ОН

 

ОН

ОН

 

 

I

 

I

 

 

 

 

 

- с \

- I

 

-

г А р - О Н

г Ч

-O H

 

V

 

 

 

 

 

Г т о н

 

 

 

 

CH2

 

CH2

 

СН— ОН

CH­ -ОН

 

 

 

 

 

 

I

 

-NH2

C H - N H 2

 

C H - N H 2

 

C H - N H 2

CHr -NH— CH

 

СООН

 

 

 

 

 

 

 

ДОФА

 

дофамин

 

норадреналин

адреналин

Рис. 11.35. Синтез катехоламинов

Дофамин и норадреналин выполняют функции медиаторов в синаптической передаче нервного импульса; адреналин — это гормон мозгового вещества надпо­ чечников, который, в частности, стимулирует мобилизацию депонированных уг­ леводов и жиров.

Глава 11. Обмен и функции аминокислот

3 6 1

Инактивация катехоламинов происходит в основном двумя путями. Первый путь — метилирование по гидроксильной группе в третьем положении; донором метальной группы служит S-аденозилметионин (фермент катехол-О-метилтранс- фераза). Второй путь связан с дезаминированием катехоламинов при действии мономаиноксидазы: в результате дезаминирования катехоламин превращается в катехолимин, который спонтанно гидролизуется с образованием альдегида и ам­ миака:

H

I

R - C H - N H 2 + O2 - ¥ R - C H = N H + H2O2 R - C H = N H + H2O2- * R - C = O + NH3

Таким образом, моноаминоксидаза катализирует дегидрирование амина, при­ чем акцептором водорода служит кислород; пероксид водорода затем разрушает­ ся каталазой.

Синтез меланинов

В пигментных клетках (меланоцитах) тирозин служит предшественником темноокрашенных пигментов меланинов (от греч. melas — черный). При действии тирозиназы тирозин окисляется в ДОФА, из которого в результате ряда реакций окис­ ления и полимеризации образуются эумеланины — черно-коричневые пигменты. Из соединения ДОФА с цистеином (цистеинил-ДОФА) получаются феомеланины, имеющие цвет от желтого до красного:

Тирозин —► ДОФА —► Цистеинил-ДОФА

I

I

Эумеланины

Феомеланины

Меланины представляют собой группу полимерных соединений с неупорядо­ ченной структурой. Цвет кожи зависит от количества и распределения меланоцитов и содержания меланинов в них. Меланины имеются также в сетчатке глаз.

Меланины поглощают свет видимой и особенно ультрафиолетовой области. Поглощенная энергия рассеивается в виде теплоты, в частности, за счет исполь­ зования в обратимых окислительно-восстановительных реакциях хинон-гидрохи- ноновых структур.

Врожденное отсутствие тирозиназы в меланоцитах или отсутствие самих меланоцитов проявляется как альбинизм. Для этой болезни характерны отсутствие пигментации кожи и волос, светобоязнь, сниженная острота зрения.

ОБМЕН ГИСТИДИНА

Катаболизм гистидина происходит путем его дезаминирования с образованием уроканиновой кислоты, которая затем в серии реакций превращается в аммиак, одноуглеродный фрагмент, соединенный с тетрагидрофолиевой кислотой, и глу­ таминовую кислоту. Физиологически важный путь превращений гистидина связан с его декарбоксилированием и образованием гистамина (рис. 11.36).

Дезаминирование гистидина катализируется гистидазой, которая содержится в печени и в коже; уроканиновая кислота превращается в имидазолонпропионовую

3 6 2

Часть II. Обмен веществ и энергии

н—соон

- N H 3

N ------IT-CH= = C H -C O O H

H

(NNТ'

H

гистидин

урокаиновая кислота

 

I

 

•СН— C H -C O O H

 

■о

H

H

гистамин

имидазолонпропионат

I

I

CH5

I-метилгистамин

Рис. 11.36. Обмен гистидина

кислоту при действии уроканиназы, которая содержится только в печени. Оба эти фермента появляются в крови при заболеваниях печени, и измерение их активности используется для диагностики. Известна наследственная болезнь гистидинемия, связанная с дефектом гистидазы; для нее характерны повышен­ ное содержание гистидина в тканях и нарушения физического и умственного развития.

Декарбоксилирование гистидина происходит при участии гистидиндекарбоксилазы, главным образом в тучных клетках, которые имеются в соединительной тка­ ни практически всех органов. Гистамин накапливается и хранится в этих клетках в связанном с белками состоянии в специальных секреторных гранулах. Он мо­ жет освобождаться в межклеточную среду и попадать в кровь при самых разнооб­ разных воздействиях — при ударе, ожоге, электрическом раздражении, при дей­ ствии многих эндогенных веществ. Гистамин обладает сильной и многообразной физиологической активностью. При введении гистамина в кровь наблюдаются следующие явления:

1.Расширяются артериолы и капилляры (в том числе в коже, возникает по­ краснение); в результате этого снижается кровяное давление.

2.Повышается проницаемость капилляров, жидкость из крови выходит в межклеточную среду, что приводит к уменьшению объема крови — еще одна причина снижения кровяного давления.

3.Расширение сосудов и выход жидкости из крови в головном мозге приво­ дит к повышению внутричерепного давления и головной боли.

4.Сокращаются гладкие мышцы легких, что проявляется как приступ удушья.

5.Стимулируется секреция желудочного сока и слюны.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.