6 модуль / 13_Obezvrezhivanie_NH3

ЛЕКЦИЯ № 13.

Тема: «Обезвреживание аммиака в организме.»

План.

1.Пути обезвреживания аммиака в тканях

2.Биосинтез мочевины.

3.Синтез креатина и креатинина.

4.Методы исследования азотистого обмена.

1.Пути обезвреживания аммиака в тканях

Аммиак, образующийся при дезаминировании, является очень токсичным веществом. Свободный аммиак легко проникает через мембраны клеток. На малейшие изменения его концентрации реагируют клетки ЦНС, это может вызвать даже кому.

Пути обезвреживания аммиака в тканях человека:

1. Образование глутамина. Аммиак, появившийся в клетках тканей организма человека, связывается глутаминовой кислотой и образуется глутамин. Реакция идет с затратой энергии и осуществляется ферментом глутаминсинтетазой (см. наглядный материал). Основными тканямипоставщиками глутамина служат мышцы, мозг и печень. С током крови глутамин транспортируется в кишечник и почки. В почках происходит гидролиз глутамина под действием глутаминазы с образованием аммиака, который затем обезвреживается в процессе синтеза аммонийных солей с дальнейшей их экскрецией в мочу:

В почках образуется и выводится около 0,5 г солей аммония в сутки. 2. синтез аспарагина происходит под действием аспарагинсинтетазы.

3. восстановительное аминирование α-кетоглутарата может протекать в мозге и некоторых других органах под действием глутаматдегидрогеназы, катализирующей обратимую реакцию (см. тему: «Обмен аминокислот»).

4. Глюкозо-аланиловый цикл. Из мышц и кишечника избыток аммиака выводится преимущественно в виде аланина (см. наглядный материал).

2. Биосинтез мочевины или орнитиновый цикл мочевинообразования (см. наглядный материал) – путь утилизации аммиака, образованного при окислительном дезаминировании глутамата, дезаминировании пуриновых и пиримидиновых оснований.

Значение синтеза мочевины:

1.Мочевина – нетоксичный продукт, поступает из клеток печени в кровь, а затем в почки и выводится с мочой.

2.С мочевиной выводятся 2 конечных продукта обмена белков: СО2 и NH3.

3.Происходит синтез аргинина.

3. Синтез креатинина и креатина.

Креатин необходим для образования в мышцах высокоэнергетического соединения - креатинфосфата. Синтез креатина идёт в 2 стадии с участием 3 аминокислот: аргинина, глицина и метионина (см. наглядный материал). Креатин с кровотоком переносится в мышцы и клетки мозга, где из него образуется высокоэнергетическое соединение – креатинфосфат. Креатинфосфат играет важную роль в обеспечении энергией работающей мышцы в начальный период. В результате неферментативного дефосфорилирования, главным образом в мышцах, креатинфосфат превращается в креатинин, выводимый с мочой. Суточное выделение креатинина у каждого индивидуума постоянно и пропорционально общей мышечной массе. Определение содержания

креатина и креатинина в крови и моче используется для характеристики интенсивности работы мышц в спортивной медицине и при некоторых патологических состояниях. Определение активности фермента креатинкиназы и его изоферментных форм в крови используется в медицине для диагностики таких заболеваний, как инфаркт миокарда, миопатии, мышечные дистрофии и др.

4. Методы исследования азотистого обмена:

Остаточный азот крови – азотсодержащие небелковые вещества (промежуточные или конечные продукты распада простых и сложных белков).

Ретенционная почечная азотемия – гломерулонефрите, амилоидно-сморщенной почке, пиелонефрите, туберкулезе почек и др.

Ретенционная внепочечная азотемия – при тяжелой недостаточности кровообращения, снижения артериального давления, и уменьшения почечного кровотока, при опухоли мочевого пузыря и др. Продукционная азотемия отмечается при усиленном распаде тканевых белков, при кахексии, лейкозе, обширных ранениях, инфекциях, кишечной непроходимости др.

1) Мочевина:

Норма: 20-40 мг%.

Увеличение содержания мочевины: при острой почечной недостаточности.

Снижение содержания мочевины: при патологических изменениях печени, циррозе, отравлении фосфором, мышьяком и др. ядами.

2)Аминокислоты и аминный азот: 25% АК плазмы – глу и глн. Норма: 4,8-6,8 мг%.

Гипераминоацидемия: тяжелых поражениях печени, при спазмофилии, фенилкетонурии, инфекциях, опухолях, тяжелых травмах, миопатии, гипертиреозе и др.

3)креатин и креатинин:

В моче креатин отсутствует. Креатинурия – при миопитии, миотонии, миозите; при поражениях печени, сахарном диабете, инфекциях, эндокринных растройствах (гипертиреоз, аддисонова болезнь, акромегалия и др.). У детей в первые годы жизни креатинурия - норма.

Креатинин: Повышение содержания в плазме – при нарушении почечной фильтрации, кишечной непроходимости, непроходимости мочевых путей, гиперфункции надпочечников, при беременности.

5. Обмен отдельных аминокислот.

Синтез и распад заменимых аминокислот. В ходе катаболизма аминокислот происходит отщепление аминогруппы и выделение аммиака. Другим продуктом дезаминирования аминокислот служит их безазотистый остаток в виде α-кетокислот. Углеродные скелеты АК после дезаминирования превращаются в метаболиты ЦТК (см. наглядный материал).

5 АК (фен, тир, три, лиз, лей) – кетогенные - участвуют в синтезе кетоновых тел, остальные 15 АК - глюкогенные - -участвуют в синтезе глюкозы по пути глюконеогенеза.

Обмен глицина и серина (см. наглядный материал). Серин участвует в обмене белков (синтез глицина и пуринов); в обмене УВ (синтез ПВ и глюкозы); в обмене липидов (фосфолипидов).

Обмен цистеина и метионина, его нарушения при патологии. Метионин незаменимая аминокислота. Она необходима для синтеза белков организма, участвует в реакциях дезаминирования, является источником атома серы для синтеза цистеина. В синтезе используется «активная форма» метионина – S-аденозил-метионин (см. наглядный материал).

Важным путем обмена цистеина является синтез таурина (см. наглядный материал). Таурин необходим для синтеза парных жёлчных кислот в печени.

В печени и почках из аргинина, глицина и метионина синтезируется креатин.

Обмен фенилаланина и тирозина, нарушения при патологии. Фенилкетонурия.

Из фенилаланина и тирозина синтезируются катехоламины, тироксин и пигмент меланин. Тирозин в результате трансаминирования и гидроксилирования превращается в гомогентизиновую кислоту, а последняя, в конечном итоге, а ацетоацетат и фумарат, которые вступают в реакции ЦТК (см. наглядный материал).

Нарушения обмена фенилаланина и тирозина (см. наглядный материал).

НАГЛЯДНЫЙ МАТЕРИАЛ К ЛЕКЦИИ № 13 Тема: «Белковый обмен. Образование аммиака в организме и его обезвреживание. Цикл

мочевинообразования»

1. Пути обезвреживания аммиака в тканях Синтез глутамина:

Образование аланина как транспортной формы аммиака от мышц к печени (глюкозо-аланиновый цикл)

2. Биосинтез мочевины или орнитиновый цикл мочевинообразования Реакции синтеза мочевины протекают в МХ печени.

1реакция: карбомоилфосфатсинтаза-1 (МХ):

2реакция в МХ:

Цитруллин поступает в цитозоль клеток печени из митохондрий и взаимодействует с аспарагиновой кислотой 3 реакция в ЦЗ:

Нужно отметить, что аспартат аминогруппу принимает от глутамата в процессах трансаминирования (ЩУК + глу ↔ асп + α-кетоглутарат).

4 реакция в ЦЗ:

Далее фумарат возвращается в МХ и превращается в ЦТК. 5 реакция:

Кофакторами аргиназы являются ионы Са2+ или Мn2+. Высокие концентрации орнитина и лизина, являющихся структурными аналогами аргинина, подавляют активность этого фермента Орнитин возвращается в МХ, где вновь вступает в цикл мочевинообразования.

Общая схема цикла синтеза мочевины в МХ и ЦЗ клеток печени:

Синтез мочевины происходит только в печени, а аммиак образуется в разных тканях.

3. Синтез креатинина и креатина.

1реакция в почках:

2реакция в печени:

3 реакция в миокарде и скелетных мышцах:

КФК - фермент, катализирующий реакцию в двух направлениях. При недостатке АТФ в миокарде идет образование креатинфосфата, который играет роль запасного макроэргического субстрата для образования АТФ. По мере расходования АТФ КФК катализирует обратную реакцию – образование АТФ из креатинфосфата и АДФ. Образование АТФ в этой реакции идет путем субстратного фосфорилирования.

4 реакция: образование креатинина

Креатинин – постоянный составной компонент мочи, он выводит из организма азот. Креатин в норме в моче взрослого человека не содержится.

Биологическая роль серина и глицина

3. Обмен цистеина и метионина.

Образование S-аденозинметионина:

Синтез цистеина при участии S-аденозинметионина:

Синтез таурина