Занятие 22 (27 февраля – 3 марта 2012 г.)
Тема: «ОБРАЗОВАНИЕ АММИАКА В ОРГАНИЗМЕ И ПУТИ ЕГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ»
1. Источники и пути образования аммиака в организме. Возможные механизмы токсического действия аммиака.
2. Обезвреживание аммиака в тканях. Транспортные формы аммиака в крови (глутамин, аспарагин, аланин), их роль в организме.
3. Выведение аммиака почками: ферменты, участвующие в этом процессе, механизм транспорта, роль в организме.
4. Биосинтез мочевины в печени: локализация в клетке, ферменты, промежуточные продукты, энергетический баланс, регуляция, роль в организме.
5. Взаимосвязь цикла мочевинообразования и цикла трикарбоновых кислот.
6. Генетические дефекты ферментов цикла мочевинообразования: основные симптомы заболеваний, биохимическая диагностика, особенности диеты.
7. Клинико-диагностическое значение определения содержания мочевины в крови и моче
Раздел 22.1
Источники и пути образования аммиака.
22.1.1. Аммиак (NН 3 ) – продукт обмена большинства соединений, содержащих амино- и амидогруппы. Главным путём образования аммиака служит окислительное дезаминирование.
Аммиак – очень токсичное вещество, особенно для нервной системы. При физиологических значениях рН молекула NН 3 легко превращается в ион аммония NН 4 + , который не способен проникать через биологические мембраны и задерживается в клетке. Накопление NН 4 + вызывает торможение заключительных этапов цикла трикарбоновых кислот и снижение продукции АТФ. Поэтому в организме существует ряд механизмов связывания (обезвреживания) аммиака (см. рисунок 22.1).
Рисунок 22.1. Образование аммиака в организме и его обезвреживание.
Раздел 22.2
Образование транспортных форм аммиака в тканях.
22.2.1 Аммиак, образующийся в тканях, сначала превращается в нетоксичное соединение и в таком виде переносится кровью к печени или почкам. Такими транспортными формами являются аминокислоты глутамин, аспарагин и аланин.
Образование глутамина и аспарагина из глутамата и аспартата соответственно происходит во многих тканях, включая головной мозг:
Глутамин - нейтральное нетоксичное соединение, способное легко проходить через клеточные мембраны. В виде этой аминокислоты аммиак транспортируется в крови. В крови здоровых людей содержание глутамина существенно превышает содержание других аминокислот. Глутамин, помимо участия в синтезе белка, служит источником азота в биосинтезе гистидина, глюкозамина, пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов. С кровью глутамин поступает в печень и почки. Здесь он под действием фермента глутаминазы превращается в глутамат и аммиак. При участии аспарагиназы также происходит образование аммиака из аспарагина.
Аланин является транспортной формой аммиака, которая образуется преимущественно в мышцах. При интенсивной физической нагрузке источниками аммиака служат реакции дезаминирования аминокислот и аденозинмонофосфата (АМФ). Сначала аммиак превращается в аминогруппу глутамата в реакции восстановительного аминирования , катализируемой глутаматдегидрогеназой(см. параграф 18.6.2):
Образовавшийся глутамат переносит затем свою α-аминогруппу на пируват, всегда имеющийся в достаточном количестве, поскольку это продукт протекающего в мышцах гликолиза. Реакция катализируется аланинаминотрансферазой.
Глутамат + Пируват-> α-Кетоглутарат + Аланин
Аланин (нейтральная аминокислота, не несущая суммарного заряда при значениях рН, близких к 7) выходит из клеток и доставляется кровью к печени. Здесь он под действием аланинаминотрансферазы передаёт свою аминогруппу α-кетоглутарату, в результате чего образуется глутамат.
α-Кетоглутарат + Аланин
Глутамат + Пируват
Далее в реакции, катализируемой глутаматдегидрогеназой, глутамат дезаминируется с образованием α-кетоглутарата и аммиака, который в печени превращается в мочевину.