Министерство здравоохранения Республики Беларусь

Учреждение образования

«Гомельский государственный медицинский университет»

Кафедра биохимии

Обсуждено на заседании кафедры (МК или ЦУНМС)_____

Протокол № 10_____

ЛЕКЦИЯ По биологической химии

для студентов 2-го курса лечебного факультета

Тема: Белки 3. Особенности обмена отдельных аминокислот

Время 90 мин

Учебные и воспитательные цели:

1.Сформировать представление об особенностях обмена отдельных

аминокислот в норме и при патологии.

2.Биохимическое обоснование практического применения аминокислот в

медицине.

ЛИТЕРАТУРА

1.Биохимия человека:, Р.Марри, Д.Греннер, П.Мейес, В.Родуэлл.- М.книга ,2004.- т.1, -с.317-354...

2.Основы биохимии:А.Уайт, Ф.Хендлер,Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман.-М. книга,

1981,т. 2,.с.908-965.

3.Наглядная биохимия: Кольман., Рем К.-Г-М.книга 2004г., -с.180-186., 368.

4.Metabolic Pathway., Nicolson files from Internet

5. Harper^,s Biochemistry., 1996. by Appleton & Lange,-24- edition.,-p. 299- 342.

МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

1.Мультимедийная презентация

РАСЧЕТ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ

№п/п	Перечень учебных вопросов	Количество выделяемого времени, мин.
1.	Обмен отдельных аминокислот в норме и при патологии	73
2.	Использование аминокислот в практической медицине	15

Всего 90 минут

Введение. Метаболизм аминокислот связан метаболизмом углеводов и липидов через систему дикарбоновых кислот –АСП и ГЛУ, а также АЛА. Существуют также семейства отдельных аминокислот, имеющих общего предшественника с похожей структурой.

Семейства аминокислот

Аминокислоты, входящие в ПВК.

Пути, по которым происходит превращение аминокислот в ПВК разные. Самый прямой и короткий путь проходит аланин, который превращается в пируват при участии АЛТ. Пировиноградная кислота–исходный субстрат глюконеогенеза, поэтому активность АЛТ в клетках печени высокая.

Семейство пировиноградной кислоты включает Ала, Сер, Гли, Цис и Тре

Обмен серина происходит несколькими путями. Возможно прямое превращение в ПВК при участии дегидратазы серина–пиридоксальфосфат зависимого фермента, который катализирует реакцию дезаминирования серина или превращение серина в глицин при участии гидроксиметил трансферазы серина. В этой реакции образуется также N5, N10 метилен тетрагидрофолат. Реакция, катализируемая гидроксиметил трансферазой обратима, что позволяет и углероды молекулы глицина через серин

глицин при участии гидроксиметил трансферазы серина. В этой реакции образуется также N5, N10 метилен тетрагидрофолат. Реакция, катализируемая гидроксиметил трансферазой обратима, что позволяет и углероды молекулы глицина через серин перевести в молекулу ПВК. Однако более значимый распад глицина происходит при участии митохондриального ферментного комплекса синтазы глицина, который катализирует глубокий распад глицина до аммиака и диоксида углерода.

С катаболизмом глицина тесно связан и обмен треонина. Альдолаза треонина –инициатор катаболизма этой аминокислоты. Под ее влиянием треонин распадается на молекулу глицина и уксусного альдегида. Уксусный альдегид восстанавливается при участии альдегиддегидрогеназы в уксусную кислоту, которую можно при помощи ацетаттиокиназы превратить в ацетилКоА. Второй путь катаболизма треонина включает специфическое дезаминирование этой аминокислоты при помощи серин-треонин дезаминазы, Образующийся при этом оксобутират может быть использован в синтезе аминокислот с разветвленным углеводородным радикалом.

Глицинурия – состояние характеризующееся большими потерями глицина почками при нормальном уровне глицина в крови. Это состояние связывают с нарушением реабсорбции глицина почками.

Пути синтеза серина и глицина используются и для образования других аминокислот

В синтезе серина и глицина важную роль играют промежуточные продукты обмена глюкозы, а глицин и серин используются в формировании других аминокислот, нуклеотидов и фосфолипидов. Когда E. coli растет на глюкозе, то почти 15 % из ассимилируемых углеродов проходит через сериновый путь.

Синтез серина и глицина начинаются с окисления 3-фосфоглицерата и образования 3-фосфогидроксипирувата и НАДН. Реакция переаминирования с глутаматом формирует 3 фосфосерин, а удаление фосфата приводит к образованию серина. Глицин образуется удалением метильной группы серина. Энергия для этого пути не требуется, фактически энергия высвобождается в форме восстановленного НАДН+Н+. У глицина существуют и другие пути синтеза. В клетках печени имеется глициновая трансаминаза , которая катализирует образование глицина из глиоксилата, используя аланин или глутаминовую кислоту в качестве

донора аминогруппы

. Синтез серина и глицина. Этот путь высвобождает энергию и углероды для дальнейшего употребления. R (тетрагидрофолат)

Пути использования глицина и серина

.

Цистеин может превратиться в ПВК двумя путями

1.Прямым окислением

2.При помощи переаминирования

Первый путь начинается с превращения цистеина в цистеинсульфинат при участии НАДФН и Fe²⁺ зависимого фермента цистеин-диоксигеназы. Цистеинсульфинат, по-видимому, путем переаминирования превращается в -сульфинилпируват, который после спонтанной или катализируемой ферментами потери серусодержащей группы превращается в пируват.

Второй путь превращения цистеина начинается с реакции переаминирования, которую катализируют специфические цистеиновые трансаминазы или аспарагиновая трансаминаза печени и почек. Продукт переаминирования 3-меркаптопируват восстанав­ливается при участии L-лактатдегидрогеназы в 3-меркаптолактат, который является нормальным компонентом мочи человека в форме смешанного дисульфида с цистеином; содержание последнего в моче пациентов с меркаптолактат-цистеин-дисульфидурией возра­стает. 3-меркаптопируват может также превращаться в пируват после отщепления H₂S.

. Основные нарушения обмена серусодержащих аминокислот

Название	Дефектный фермент
Гомоцистинурия I	Цистатионин-b-синтаза
Гомоцистинурия II	N5, N 10-метилентетрагидрофолат-редуктаза
Гомоцистинурия III	Низкая активность N-метилентетрагидрофолат: гомоцистеин трансметилазы, обусловленная нарушением синтеза метилкобаламина
Гомоцистинурия IV	Низкая активность N 5-метилентетрагидрофолат: гомоцистеин трансметилазы связанная с нарушением всасывания кобаламина в кишечнике
Гиперметионинемия	Метионин-аденозилтрансфераза печени
Цистатионинурия	Цистатионаза
Сульфитурия (сульфоцистеинурия)	Сульфитоксидаза
Цистиноз	Нарушения функции лизосом
3-Меркаптопируват-цистеиндисульфидурия	3-Меркаптопируват-сульфидтрансфераза
Синдром нарушения всасывания метионина	Нарушение всасывания метионина в кишечнике

Тесная связь процессов обмена всех серусодержащих аминокислот позволяет нарушения их обмена свести в одну таблицу (см. таб.8-7). Нарушение процессов транспорта аминокислот в почках приводит к цистинурии (цистин-лизинурии). При этом на­следуемом метаболическом заболевании резко (в 20-30 раз) увеличивается выделение цистина с мочой. Одновременно повышается также экскреция лизина, арги­нина и орнитина. Увеличение у больных цистинурией выделения лизина, аргинина и орнитина позволяет высказать предположение о нарушении реабсорбции всех этих четырех аминокислот, что видимо связано с нарушением функции общего для них переносчика.

В почечных канальцах таких больных в силу низкой растворимости цистина может происходить образование цистиновых камней. В ряде случаев у больных с цистинурией обнаруживается смешанный дисульфид цистеина и гомоцистеина, который обладает более высокой растворимостью, что уменьшает вероятность образования камней. Возможно поэтому, цистинурия протекает сравнительно доброкачественно и во многих случаях остается недиагностируемой.

Плохая растворимость цистина лежит в основе еще одного наследственного заболевания цистиноза( болезнь накопления цистина) У таких больных происходит формирование кристал­лов цистина во многих тканях и органах, что вызывает нарушение функции этих органов. Заболевание сопровождается общей аминоацидурией. Смерть обычно наступает в раннем возрасте при явлениях острой почечной недостаточ­ности.

Нарушение обмена метионина проявляется несколькими формами гомоцистинурии, при которой увеличивается выведение гомоцистин с мочой (до 300 мг в сутки) и повышается содержание метионина в плазме. В основе заболевания лежит нарушение активности ферментов, обеспечивающих метаболизм метионина. При гомоцистинурии типа 1 клиническими симпто­мами являются тромбоз, остеопороз, смещение хру­сталика глаза и, часто, умственная отсталость. Известны две формы заболевания: витамин В₆-чувствительная и витамин В₆-нечувствительная. Диета с низким содержанием метионина и высоким содержанием цистина может предотвратить патоло­гические изменения, если она соблюдается с раннего возраста.