Готовая контрольная работа

Пути превращения аминокислот в печени



Уровень аминокислот в плазме крови регулируется печенью. Избыточные аминокислоты расщепляются, аммиак связывается в цикле мочевины с. 184), мочевина переносится в почки. Углеродный скелет аминокислот включается в промежуточный метаболизм как источник для синтеза глюкозы (глюконеогенез) или как источник энергии. Кроме того, в печени осуществляется синтез и расщепление многих белков плазмы крови .

Цикл мочевины.

Деградация аминокислот происходит преимущественно в печени. При этом непосредственно или косвенно освобождается аммиак . Значительные количества аммиака образуются при распаде пуринов и пиримидинов.

Аммиак (на схеме наверху слева), основание средней силы, является клеточным ядом. При высоких концентрациях он повреждает главным образом нервные клетки. Поэтому аммиак должен быстро инактивироваться и выводиться из организма. В организме человека это осуществляется прежде всего за счет образования мочевины (на схеме в середине слева), часть NH3 выводится непосредственно почками (см. рис. 1).

У разных видов позвоночных инактивация и выведение аммиака производятся различными способами. Живущие в воде животные выделяют аммиак непосредственно в воду; например, у рыб он выводится через жабры (аммониотелические организмы). Наземные позвоночные, в том числе человек, выделяют лишь небольшое количество аммиака, а основная его часть превращается в мочевину (уреотелические организмы). Птицы и рептилии, напротив, образуют мочевую кислоту, которая в связи с экономией воды выделяется преимущественно в твердом виде (урикотелические организмы).

Мочевина является диамидом угольной кислоты. В противоположность аммиаку это нейтральное и нетоксичное соединение. При необходимости небольшая молекула мочевины может проходить через мембраны. По этой причине, а также из-за ее хорошей растворимости в воде мочевина легко переносится кровью и выводится с мочой.

Мочевина образуется в результате циклической последовательности реакций, протекающих в печени. Оба атома азота берутся из свободного аммиака и за счет дезаминирования аспартата, карбонильная группа — из гидрокарбоната. На первой стадии, реакция [1], из гидрокарбоната (НСО3-) и аммиака с потреблением 2 молекул АТФ образуется карбамоилфосфат. Как ангидрид это соединение обладает высоким реакционным потенциалом. На следующей стадии, реакция [2], карбамоильный остаток переносится на орнитин с образованием цитруллина. Вторая аминогруппа молекулы мочевины поставляется за счет реакции аспартата (на схеме внизу справа) с цитруллином [3]. Для этой реакции вновь необходима энергия в форме АТФ, который при этом расщепляется на АМФ и дифосфат. Для обеспечения необратимости реакции дифосфат гидролизуется полностью (не показано). Отщепление фумарата от аргининосукцината приводит к аргинину [4], из которого в результате гидролиза образуется изомочевина [5], сразу же превращающаяся в результате перегруппировки в мочевину. Остающийся орнитин вновь включается в цикл мочевины.

Фумарат, образующийся в цикле мочевины, может в результате двух стадий цитратного цикла [6, 7] через малат переходить в оксалоацетат, который за счет трансаминирования [9] далее прекращается в аспартат. Последний также вновь вовлекается в цикл мочевины.

Биосинтез мочевины требует больших затрат энергии. Необходимая энергия поставляется за счет расщепления четырех высокоэнергетических связей: двух при синтезе карбамоилфосфата и двух (!) при образовании аргининосукцината (АТФ → АМФ + PPi, РРi → 2Pi).

Цикл мочевины протекает исключительно в печени. Он разделен на два компартмента, митохондрии и цитоплазму. Прохождение через мембрану промежуточных соединений цитруллина и орнитина возможно только с помощью переносчиков. Обе аминокислоты небелкового происхождения.

Скорость синтеза мочевины определяется первой реакцией цикла [1]. Карбамоилфосфатсинтаза активна только в присутствии N-ацетилглутамата. Состояние обмена веществ (уровень аргинина, энергоснабжение) сильно зависит от концентрации этого аллостерического эффектора.







2. Гликогенные и кетогенные аминокислоты



Если аминогруппа аминокислот подлежит удалению из организма, то безазотистый остаток аминокислот (углеводородный скелет аминокислот) вливается в общие метаболические пути и используется для разных целей. Для разных аминокислот реакции ведущие их в общие метаболические пути разные по числу промежуточных этапов. Для одних аминокислот – это просто реакция дезаминирования (прямого или непрямого) то для других – это многоэтапные процессы. Некоторые примеры такого превращения аминокислот будут приведены ниже.

Аминокислоты в зависимости от того могут или не могут ли их углеводородные скелеты превращаться в глюкозу: классифицируются на гликогенные и кетогенные. Гликогенными называют те аминокислоты, углеводородные остовы которых превращаются в пируват или четырех или пятиуглеродные промежуточные метаболиты цикла Кребса. Все эти соединения - сустраты глюконеогенеза и используется для синтеза глюкозы в случае снижения ее уровня в крови. Они могут быть также превращены в гликоген или жирные кислоты как запасные питательные вещества. Кетогенные аминокислоты превращаются ацетил-КoA, или ацетоацет. Ни ацетилКоА ни ацетоацетат не могут прямо превращаться в оксалоацетат - основной субстрат глюконеогенеза, они поступают в цикл Кребса и окисляются, высвобождая СО2. Они являются хорошими источниками энергии или используются для синтеза кетоновых тел или жирных кислот Они не могут быть использованы для синтеза глюкозы.

Аланин, цистеин, глицин, серин и треонин превращаются в пируват. Особое место в глюконеогенезе отводится аланину (аланиновый печеночно-мышечный цикл). Аланиновая трансаминаза в печени прямо превращает аланин в пируват, который используется для синтеза глюкозы в период голодания. Эта глюкоза может поступать в мышцы, окисляться до пирувата, который превращается в аланин и кровью доставляется в печень. К этому аланину может присоединяться аланин мымышечных белков, которые гидролизуются в мышцах при голодании.

Серин также прямо дезаминируется в пируват сериндегидратазой. У глицина путь к пирувату более длинный. Он вначале преобразуется в сернин с участием тетрагидрофолата.

Оксалоацетат – четырех углеродный метаболит цикла Кребса образуется из аспартата путем переаминирования (АСТ) и аспарагина, легко превращающегося в аспартат путем отщепления аминогруппы радикала аспарагиназой. Аспартат может превращаться в фумарат в цикле мочевинообразования, а в цикле Кребса его углероды вновь входят в оксалоацетат. Второй четырехуглеродный субстрат - сукцинил-КоА образуется из изолейцина, валина, и метионина, которые. В своих путях метаболизма превращаются в пропионил-КоА как и жирные кислоты с нечетеым числом углеродных атомом при b-окислении.

Пропионил-КоА карбоксилируется в метилкалонил-КoA, затем рацемаза образует L-изомер, необходимый для последующей реакции, и, наконец, метилмалонил-КоА мутаза, катализируя внутримолекулярную перегруппировку: разветвленной цепи метилмалонил-КоА преобразует ее в линейную цепь сукцинил-КoA. При этом карбоксильная группа, которая связана эфирной связью с тиолом коэнзима A, смещается, обмениваясь местами с водородом, на соседний углеродный атом.

α-Кетоглутарат – пятиуглеродный продукт цикла Кребса , образуется из глутаминовой кислоты (путем трансаминирования) и аминокислот, которые превращаются в глутамат (глутамин, пролин, аргинин и др).

1. Пути превращения аминокислот в печени 3

2. Гликогенные и кетогенные аминокислоты 6

3. Напишите и назовите структурные формулы пуриновых и пиримидиновых оснований, входящих в состав ДНК 9

4. Гормональная регуляция обмена углеводов и липидов (инсулин, адреналин, глюкагон, глюкокортикоиды, механизм действия, точки приложения) 10

5. Всасывание через кожу, легкие. Проникновение через гематоэнцефалитический и плацентарный барьеры 14

6. Как изменяется (НСО3-) плазмы крови и рН мочи при метаболическом ацидозе и алкалозе? Напишите уравнения химических реакций, иллюстрирующих ваш ответ. В каких случаях развивается метаболический ацидоз и алкалоз? Каков механизм компенсации при метаболическом ацидозе и алкалозе? 19

Список литературы 22











Список литературы

1. Кольман Я., Рем К.-Г. Наглядная биохимия. Изд-во «Мир», 2004. – 469с.

2. Филиппович Ю.Б. Основы биохимии. – М.: изд-во «Агар», 1999 – 512с.

3. Данилов Р.К., Боровая Т.Г. Общая и медицинская эмбриология. – СПб.:СпецЛит, 2003. – 231 с.

4. Морфология последа человека. Должиков А.А., Заболотная С.В. [Электронный ресурс http://www.alexmorph.narod.ru/embryol/placenta.htm]