Метаболизм аминокислот в организме

Сегодня предлагаем ознакомится со статьей на тему: метаболизм аминокислот в организме с профессиональным описанием и объяснением.

Роль аминокислот в обменных процессах организма

Роль аминокислот в синтезе специфических тканевых белков и ферментов. Основные группы аминокислот, из заменяемость и суточная потребность для человека. Применение аминокислот в фармакологии, их функциональное значение. Лидеры производства аминокислот.

Рубрика Биология и естествознание
Вид краткое изложение
Язык русский
Дата добавления 28.04.2014
Размер файла 14,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru

1. Понятие и сущность аминокислот

Аминокислоты являются основным «строительным материалом» для синтеза специфических тканевых белков, ферментов, пептидных гормонов и других физиологически активных соединений. Помимо того, что аминокислоты образуют белки, некоторые из них:

– Выполняют роль нейромедиаторов или являются их предшественниками. Нейромедиаторы — это химические вещества, передающие нервный импульс с одной нервной клетки на другую. Таким образом, некоторые аминокислоты необходимы для нормальной работы головного мозга.

– Аминокислоты способствуют тому, что витамины и минералы адекватно выполняют свои функции.

– Некоторые аминокислоты непосредственно снабжают энергией мышечную ткань.

Основные группы аминокислот. В природе обнаружено свыше 20 аминокислот. Многие растения и бактерии могут синтезировать все необходимые им аминоксилоты из простых неорганических соединений.

Большинство аминокислот синтезируются в теле человека и животных из обычных безазотистых продуктов обмена веществ и усвояемого азота — этот так называемые «заменимые» аминокислислоты.

Заменимые аминокислоты: аланин, аргинин, аспарагин, аспарагиновая кислота, глицин (гликокол), глутамин, глутаминовая кислота, пролин, серин, тирозин, цистеин (цистин), цитруллин, гамма-аминомасляную кислоту, орнитин, таурин.

Частично заменимые аминокислоты: аргинин и гистидин.

Отличаются они от остальных тем, что организм может использовать их вместо, соответственно, метионина и фенилаланина для производства белка.

[3]

Существуют также аминокислоты, которые не синтезируются в организме человека, но необходимы для нормальной жизнедеятельности. Это — «незаменимые» аминокислоты.

Незаменимые аминокислоты: валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, фенилаланин, триптофан, лизин.

Они должны поступать в организм с пищей. Процесс синтеза белков постоянно идет в организме. В случае, когда хоть одна незаменимая аминокислота отсутствует, образование белков приостанавливается. Отсутствие или недостаток незаменимых аминокислот приводит к остановке роста, падению массы, нарушениям обмена веществ, при острой недостаточности — к гибели организма. Оптимальное содержание незаменимых аминокислот в пищевом белке зависит от возраста, пола и профессии человека, а также от других причин. Примерная суточная потребность взрослого человека в каждой из незаменимых аминокислот составляет в среднем около 1 г. Поступление в организм незаменимых аминокислот определяется количеством и аминокислотным составом пищевых белков. Это следует учитывать для организации правильного общественного питания и составления рационов для разных возрастных и профессиональных групп населения. Потребность в пищевом белке может быть полностью покрыта за счёт смеси аминокислот. Этим пользуются в лечебном питании.

Говоря о том, что одни аминокислоты «незаменимые», а другие — «заменимые», не следует упускать из виду общую биологическую значимость и незаменимость всех 20 аминокислот. Более того, можно даже заключить, что как раз «заменимые» аминокислоты более важны для клетки, чем «незаменимые», поскольку утрата способности организма (например, организма человека) синтезировать определенные аминокислоты представляется в эволюционном отношении более естественной в отношении менее важных аминокислот. Пищевые потребности в тех или иных соединениях свидетельствуют о том, что зависимость от внешнего источника метаболитов может оказаться более благоприятной для выживания организма, чем способность организма синтезировать эти соединения. В зависимости от строения молекулы аминокислоты относятся к L- или D-формам. Аминокислоты, полученные химическим синтезом, состоят из равных количеств L- и D-форм. D-форма практически всех аминокислот не усваивается организмом, за исключением метионина, который хорошо используется животными в обеих формах. Большинство же природных аминокислот и все аминокислоты, выделенные из белков тканей животных и высших растений, по типу строения относятся к L-ряду.

2. Применение аминокислот

Аминокислоты широко используются в современной фармакологии. Являясь не только структурными элементами белков и других эндогенных соединений, они имеют большое функциональное значение. Некоторые из них выступают в качестве нейромедиаторных веществ. Некоторые аминокислоты нашли самостоятельное применение в качестве лекарственных средств. аминокислота белок фармакологический

Аминокислоты применяют также в качестве парентерального питания больных, то есть, минуя желудочно-кишечный тракт, с заболеваниями пищеварительных и других органов; а также для лечения заболеваний печени, малокровия, ожогов (метионин), язв желудка (гистидин), при нервно-психических заболеваниях (глутаминовая кислота и т. п.). Аминокислоты применяются в животноводстве и ветеринарии для питания и лечения животных, а также в микробиологической, медицинской и пищевой промышленности.

Важно принимать аминокислоты с кофакторами, которыми обычно являются витамины, минеральные соли или другие питательные вещества, которые помогают аминокислотам в ходе процессов метаболизма в организме человека. Также важно принимать аминокислоты в комплексе, а не просто какую-то одну аминокислоту, поскольку в действие аминокислот вовлечены сложные метаболические пути, для которых необходимы разные кофакторы и другие аминокислоты.

3. Аминокислоты и их производные

С 2005 года на российском рынке представлен один из лидеров по производству аминокислот и их производных — компания WIRUD Co. Ltd (China), входящая в состав азиатского производственного подразделения немецкой фармацевтической компании WIRUD GmbH (Germany). Данная компания предлагает полный спектр аминокислот со склада в Москве и Санкт — Петербурге. Благодаря переносу производства из Европы в Китай компания WIRUD приобрела конкурентоспособность по всем позициям, не изменяя своим принципам гарантированного европейского качества. Многие партнеры в США, Канаде и Объединенной Европе дали самую высокую оценку по качеству продукции WIRUD Co.Ltd (China). В Российской Федерации и странах СНГ компания WIRUD приобрела большой авторитет на рынке среди производителей детского питания, медикаментов, биологически активных добавок и кормов для животных.

Читайте так же:  Как правильно разводить протеин

Холдинговая Компания WIRUD была основана в Германии в конце прошлого столетия как фармацевтическая компания, обеспечивающая потребности фармацевтической индустрии новейшими технологиями, инженерными решениями в области разработки новых лекарственных средств и высококачественным сырьем для их производства. Вслед за веяниями времени, когда всё внимание сконцентрировано на заботе о здоровье, фармацевтические технологии стали все чаще использоваться в производстве продуктов питания, биологически активных добавках и средств индивидуального ухода. Производство полного спектра аминокислот охватывают в себе использование самых передовых технологий и сочетания компонентов высшего качества.

Производимый материал представлен компанией WIRUD на официальном русскоязычном сайте www.foodingredients.ru, где можно свободно получить первоначальную информацию об интересующих продуктах.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Исследование физиологической роли аминокислот — конечных продуктов гидролиза белков. Классификация аминокислот по числу аминных и карбоксильных групп на: моноаминомонокарбоновые; диаминомонокарбоновые; моноаминодикарбновые новые и диаминодикарбоновые.

контрольная работа [199,0 K], добавлен 13.03.2013

Пищевые белки как основной источник аминокислот для человека. Группы аминокислот, которые встречаются в белках организма. Переваривание белков в желудке и кишечнике. Обезвреживание продуктов гниения путем соединения с серной и глюкуроновой кислотами.

презентация [2,5 M], добавлен 28.12.2013

Определение, функции основных аминокислот, их физико-химические свойства и критерии классификации. Оптическая активность, конфигурация и конформация аминокислот. Растворимость и кислотно-основные свойства аминокислот. Заменимые и незаменимые аминокислоты.

реферат [2,3 M], добавлен 05.12.2013

Изучение функций белков — высокомолекулярных органических веществ, построенных из остатков аминокислот, которые составляют основу жизнедеятельности всех органов. Значение аминокислот — органических веществ, которые содержат амин- и карбоксильную группы.

презентация [847,2 K], добавлен 25.01.2011

Содержание, локализация и транспорт аминокислот. Метаболизм дикарбоновых аминокислот и глутамина. Компартментализация метаболизма аминокислот. Глицин и пути его обмена, серосодержащие аминокислоты. Ароматические аминокислоты нервной ткани и их метаболизм.

курсовая работа [1,7 M], добавлен 26.08.2009

Промежуточный обмен аминокислот в тканях. Общие пути обмена аминокислот. Обезвреживание аммиака в организме. Орнитиновый цикл мочевинообразования. Типы азотистого обмена. Общие пути превращения аминокислот включают реакции дезаминирования.

реферат [7,6 K], добавлен 18.04.2004

Уровни включения стабильных изотопов дейтерия. Молекулы секретируемых аминокислот L-фенилаланинпродуцирующего штамма Brevibacterium methylicum и L-лейцинпродуцирующего штамма Methylobacillus flagellatum. Аминокислотные остатки суммарных белков.

статья [1,7 M], добавлен 23.10.2006

Бактериальные штаммы. Условия адаптации. Получение штаммов — продуцентов аминокислот, адаптированных к максимальным концентрациям 2Н2О в среде. Изучение ростовых характеристик M. flagellatum. Секретируемые аминокислоты метилотрофных бактерий.

статья [1,2 M], добавлен 23.10.2006

Обмен нуклеопротеинов — сложных белков, небелковым компонентом которых являются нуклеиновые кислоты – ДНК или РНК. Катаболизм пиримидиновых азотистых оснований. Роль аминокислот в синтезе мононуклеотидов. Ферменты, катализирующие реакции реутилизации.

[1]

презентация [895,5 K], добавлен 22.01.2016

Использование незаменимых аминокислот, зависимость биологического и химического состава белков от их аминокислотного состава. Суточная норма потребления белка. Роль магния и калия для сердца. Собственное, симбионтное и аутолитическое типы пищеварения.

контрольная работа [153,1 K], добавлен 29.12.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

Метаболизм аминокислот

Аминокислоты, поступающие в организм в количествах, превышающих потребности биосинтеза клеточных белков, не могут запасаться и подвергаются метаболическим превращениям. Наиболее важные реакции, которые происходят в клетке с аминокислотами – это реакции трансаминирования (переаминирования), окислительного дезаминирования и декарбоксилирования.

Переаминирование представляет собой взаимопревращение аминокислот и кетокислот, катализируемое ферментом аминотрансферазой. В большинстве тканей человека имеются две аминотрансферазы: аланин-аминотрасфераза и глутамат-аминотрансфераза. Аланин-аминотрансфераза катализирует перенос аминогруппы от большинства аминокислот на пировиноградную кислоту с образованием аланина. Глутамат-аминотрансфереза переносит аминогруппу на кетоглутаровую кислоту с образованием глутаминовой кислоты (рис. 22). Все протеиногенные аминокислоты, кроме пролина, лизина и треонина, могут участвовать в реакциях переаминирования.

Рис. 22. Переаминирование аминокислот

Окислительное дезаминирование аминокислот происходит в клетках печени и почек. В результате этого процесса образуются соответствующие кетокислоты. Из таких реакций наибольшее значение имеет дезаминирование глутаминовой кислоты с образованием кетоглутаровой кислоты (рис. 23).

Рис. 23.Окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты

Данная реакция обратима, проходя в противоположном направлении она служит для того, чтобы происходил процесс аминирования кетоглутаровой кислоты свободным аммиаком.

Декарбоксилирование аминокислот представляет собой важный метаболический процесс, в результате которого из аминокислот образуются биологически активные амины. Например, при декарбокислировании глутаминовой кислоты образуется гамма-аминомасляная кислота (ГАМК). И глутаминовая, и гамма-аминомасляная кислоты являются нейромедиаторами, веществами, ответственными за передачу информации в нервной системе.

Декарбоксилирование гистидина приводит к образованию гистамина, вещества, усиливающего деятельность эндокринных желез и принимающего участие в обеспечении иммунного ответа.

Читайте так же:  Аргинин пролин и лизин рак простаты

Метаболизм аминокислот в организме

Всасывание аминокислот сопровождается значительным потреблением энергии, источником которой является АТФ. Это необходимо учитывать спортсменам в режиме тренировочного процесса. Есть мясо за 2 — 3 часа до соревнования нельзя, так как на переваривание белков пищи израсходуется АТФ, и высоких результатов достичь будет нельзя.

Всосавшиеся аминокислоты подвергаются различным внутриклеточным превращениям: помимо синтеза белков аминокислоты используются еще и для синтеза ряда небелковых соединений, имеющих важное биологическое значение. Так, из аминокислот синтезируются глюкоза, азотистые основания, небелковая часть гемоглобина (гем), гормоны адреналин, тироксин и очень важное соединение, участвующее в энергообеспечении мышечной работы, — креатин.

При избыточном поступлении белков с пищей часть аминокислот из желудка не успевает попасть в кровь и с непереваренными белками подвергается воздействию микрофлоры нижних отделов кишечника (гнилостных микроорганизмов). В результате образуются ядовитые вещества — амины, фенолы, индол, скатол, меркаптан, которые попадают в печень, там обезвреживаются и удаляются из организма с мочой.

Часть аминокислот подвергается распаду и превращается в конечные продукты: С O 2, Н2 O и N H 3. Распад начинается с реакций, общих для большинства аминокислот. К ним относятся декарбоксилирование, дезаминирование и трансаминирование (переаминирование).

Декарбоксилирование — отщепление от аминокислот карбоксильной группы в виде углекислого газа.

Дезаминирование — отщепление аминогруппы в виде N H 3.

У человека дезаминирование аминокислот идет окислительным путем.

Видео удалено.
Видео (кликните для воспроизведения).

Трансаминирование (переаминирование) — реакция между аминокислотами и α — кетокислотами, в ходе которой ее участники обмениваются функциональными группами, при этом аминокислота превращается в а-кетокислоту, а кетокислота становится аминокислотой.

Трансаминированию подвергаются все аминокислоты. В этой реакции участвует кофермент — фосфопиридоксаль, для образования которого необходим витамин В6 — пиридоксин.

Трансаминирование — это главное превращение аминокислот в организме, так как его скорость значительно выше, чем у реакций декарбоксилирования и дезаминирования.

Данная реакция выполняет две основные функции.

1. За счет трансаминирования одни аминокислоты превращаются в другие. При этом общее количество аминокислот не меняется, но изменяется соотношение между ними. С пищей в организм поступают чужеродные белки, у которых аминокислоты находятся в иных пропорциях по сравнению с белками организма. Путем трансаминирования в организме происходит корректировка соотношения аминокислот.

2. Трансаминирование является составной частью косвенного (непрямого) дезаминирования аминокислот — процесса, с которого начинается распад большинства аминокислот. На первой стадии этого процесса аминокислоты вступают в реакцию трансаминирования с α — кетоглутаровой кислотой (α — кетокислотой). Аминокислоты при этом превращаются в а-кетокислоты, а α — кетоглутаровая кислота переходит в глутаминовую кислоту (α — аминокислоту). На второй стадии образовавшаяся глутаминовая кислота подвергается дезаминированию, от нее отщепляется аммиак (N H 3), и снова образуется а-кетоглутаровая кислота.

Косвенное дезаминирование аминокислот

Суммарное уравнение косвенного дезаминирования совпадает с уравнением прямого дезаминирования:

Отсюда следует, что реакцией, с которой начинается распад аминокислот в организме, является трансаминирование.

Образовавшиеся в ходе косвенного дезаминирования а-кетокислоты далее подвергаются глубокому распаду и превращаются в конечные продукты СО2 и Н2 O . Для каждой из 20 кетокислот (их образуется столько же, сколько видов аминокислот имеется) существуют свои специфические пути распада. Однако при распаде некоторых аминокислот в качестве промежуточного продукта синтезируется пировиноградная кислота, из которой возможен синтез глюкозы. Поэтому аминокислоты, из которых возникает пировиноградная кислота, получили название глюкогенные. Другие же кетокислоты при распаде пируват не образуют, промежуточным продуктом у них является ацетил- кофермент А, из которого глюкоза не синтезируется, но зато могут синтезироваться кетоновые тела. Аминокислоты, соответствующие таким кетокислотам, называются кетогенными.

Второй продукт косвенного дезаминирования аминокислот — аммиак. Для организма аммиак является высокотоксичным соединением. Образование аммиака усиливается при мышечной деятельности, возбуждении ЦНС. В организме есть молекулярные механизмы его обезвреживания.

Метаболизм аминокислот в организме

Рис. 46.1. Окисление аминокислот для получения энергии в виде АТФ

Катаболизм аминокислот для получения энергии в виде АТФ

Распространенная ошибка — представление о том, что углеродные «скелеты» аминокислот окисляются в цикле Кребса. Следует помнить, что в цикле Кребса окисляется ацетил-КоА — до 2 молекул СО2. Таким образом, чтобы полностью окислить аминокислоту, прежде ее надо преобразовать в ацетил-КоА. Так и происходит с большей частью аминокислот: из них образуется ацетил-КоА, который затем поступает в цикл Кребса. В процессе его окисления образуются НАДН и ФАДН2, необходимые для синтеза АТФ в дыхательной цепи. Примечание: некоторые аминокислоты — гистидин, глутамат, пролин и орнитин — вступают в цикл Кребса в виде а-кетоглутарата. а-Кетоглутарат частично окисляется в цикле Кребса ферментом а-кетоглутаратдегидрогеназой с высвобождением одной молекулы СО2. Неиспользованная часть углеродного «скелета» теперь должна покинуть митохондрию, чтобы после ряда превращений вновь оказаться в ней в виде ацетил-КоА. И только потом он будет полностью окислен в цикле Кребса.

Нарушение обмена аминокислот

Рис. 47.1. Болезнь кленового сиропа, гомоцистинурия и цистинурия

Болезнь кленового сиропа

Болезнь кленового сиропа наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Причина болезни — недостаточность дегидрогеназы а-кетокислот с разветвленной цепью (рис. 47.1). Эти а-кетокислоты образуются из аминокислот с разветвленной цепью — изолейцина, валина и лейцина. При недостаточности фермента они накапливаются и выводятся с мочой, придавая ей характерный запах кленового сиропа. И аминокислоты с разветвленной цепью, и а-кетокислоты с разветвленной цепью относятся к нейротоксичным веществам. Если они накапливаются в крови, развиваются тяжелые неврологические нарушения, возможны отек головного мозга, умственная отсталость. Для лечения болезни необходимо употреблять в пищу продукты с низким содержанием этих аминокислот.

Читайте так же:  Аминокислота лизин в каких продуктах

Гомоцистинурия

Не так давно повышенную концентрацию гомоцистеина в крови включили в факторы риска развития сердечно-сосудистых заболеваний. Впрочем, уже довольно давно было замечено, что без лечения при гомоцистинурии часто развиваются поражения сосудов. Кроме того, у таких больных нарушается структура хрящевой ткани, что приводит к остеопорозу, смещению хрусталика глаза и долихостеномелии (от греческого dolicho — длинный, stems — узкий, melos — конечность; эта аномалия также называется «паучья кисть»). Классическая форма гомоцистинурии развивается при нарушении работы цистатионин-β-синтазы. При недостаточности другого фермента — метионинсинтазы (метилтетрагидрофо-латгомоцистеинметилтрансферазы) — наблюдается гипергомоцистинурия.

Обратите внимание на орфографию: при гомоцистинурии повышен сывороточный гомоцистеин.

Рис. 47.2. Альбинизм и алкаптонурия

Недостаточность метионинсинтазы

Метионинсинтаза — В12-зависимый фермент; который в качестве кофермента использует N5-метилтетрагидрофолат (рис. 47.1). Этот фермент катализирует перенос метальной группы с N5-метилтетрагидрофолата на гомоцистеин с образованием метионина. При недостаточности метионинсинтазы накапливается гомоцистеин, что приводит к гипергомоцистинемии, мегалобластной анемии и задержке умственного развития. В ряде случаев состояние больных улучшается при приеме фолатов и витамина В12. Кроме того, можно принимать бетаин: в этом случае используется обходной метаболический путь, в котором бетаин отдает метальную группу гомоцистеину для образования метионина.

Недостаточность цистатионин-β-синтазы

Недостаточность цистатионин-β-синтазы наследуется по аутосомно-рецессивному типу (рис. 47.1). Это самая распространенная причина гомоцистанурии. Среди всех нарушений аминокислотного обмена недостаточность цистатаонин-β-синтазы находится на втором месте по излечимости. Так, в ряде случаев состояние больных улучшается при приеме пиридоксина, однако многим больным он не помогает. Пероральное употребление бетаина нередко способствует эффективному снижению уровня гомоцистеина в сыворотке крови.

Цистинурия

Цистинурия наследуется по аутосомно-рецессивному типу. При цистинурии нарушено обратное всасывание некоторых аминокислот в почечных канальцах: цистина, орнитина, аргинина и лизина. Цистин (димер цистеина) плохо растворим в воде и накапливается в канальцевой жидкости, образуя камни в почках и мочевом пузыре (развивается так называемый цистиновый уролитиаз). Свое название цистин получил после того, как в мочевом пузыре (cyst) были обнаружены цистиновые камни.

Алкаптонурия

Алкаптонурия наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Это легкое заболевание, которое никак не влияет на продолжительность жизни. Причина развития алкаптонурии — недостаточность оксидазы гомогентизиновой кислоты (рис. 47.2). Накапливающаяся гомогентизиновая кислота выводится вместе с мочой и постепенно окисляется на воздухе в пигмент черного цвета. Обычно болезнь выявляется, когда родители замечают черные пятна на пеленках и подгузниках.

Кроме того, следы пигмента постепенно накапливаются и в тканях, особенно в хрящевой. В четвертой декаде жизни они придают ушному хрящу голубовато-черную или серую окраску.

Альбинизм (глазокожный альбинизм)

Альбинизм — нарушение синтеза или обмена кожного пигмента меланина (рис. 47.2). Глазокожный альбинизм I типа развивается из-за нарушения структуры тирозиназы и наследуется по аутосомно-рецессивному типу. При этом заболевании в волосах, глазах и коже полностью отсутствует пигмент. Из-за отсутствия меланина в коже у таких больных повышен риск развития рака кожи.

Метаболизм фенилаланина и тирозина в норме и при патологии

Рис. 48.1. Метаболизм фенилаланина и тирозина в норме и патологии

Метаболизм фенилаланина и тирозина в норме

Фенилаланин — незаменимая аминокислота. При окислении 4-го атома углерода ароматического кольца фенилаланина образуется тирозин. Катализирует эту реакцию фенилалаиингидроксилаза (ее другое название — фенилаланин-4-монооксигеназа), а кофактор этого фермента является тетрагидробиоптерин (ВН4). Тирозин — предшественник катехоламинов: дофамина, норадреналина и адреналина, а также гормонов щитовидной железы (трийодтиронина и тироксина). Название «адреналин» имеет латинское происхождение и отражает место синтеза этого гормона — «над почкой». Американцы в погоне за независимостью называют этот же гормон «эпинефрин» (что значит «над почкой» по-гречески). Итак, название гормона связано с органом, где происходит его секреция — с мозговым веществом надпочечника. Англичане называют надпочечник adrenal gland, американцы — epinephral gland.

Нарушение метаболизма фенилаланина. Фенилкетонурия

Фенилкетонурия — наследственная болезнь, при которой нарушен метаболизм фенилаланина, и фенилаланин вместе с кетоном фенилпируватом накапливается в организме. Без лечения фенилкетонурия приводит к умственной отсталости. Скрининг новорожденных (с помощью недавно введенного метода тандем-масс-спектрометрии) позволяет диагностировать фенилкетонурию сразу же после рождения и начать лечение, при котором риск умственной отсталости снижается до минимального. Классическая фенилкетонурия наследуется по аутосомно-рецессивному типу. При этом заболевании снижена активность фенилаланингидроксилазы, и лечение заключается в переводе на диету с низким содержанием фенилаланина. У некоторых больных уровень фенилаланина в крови снижается при проведении перорального нагрузочного теста с тетрагидробиоптерином (ВН4), особенно если используется чистый 611-ВН4-диастереоизомер.

Нарушение метаболизма тирозина: алкаптонурия и альбинизм

Метаболизм дофамина, норадреналина и адреналина

Тирозин — предшественник катехоламинов: дофамина, норадреналина и адреналина. Адреналин запасается в хромаффинных клетках мозгового вещества надпочечников; он секретируется в экстренных, стрессовых ситуациях. Норадреналин (префикс «нор» означает отсутствие метальной группы) является нейромедиатором: он секретируется в синаптической щели в области нервного окончания. Дофамин — промежуточное вещество в биосинтезе норадреналина и адреналина. Он содержится в дофаминергических нейронах черной субстанции (substantia nigra) головного мозга.

Катаболизм

Главную роль ферменты в катаболизме катехоламинов играют ферменты катехол-О-метилтрансфераза (КОМТ) и моноаминоксидаза (МАО). КОМТ переносит метальную группу с S-аденозиметилметионина на кислород у третьего атома углерода ароматического кольца катехоламина (рис. 48.1). После этого возможны два равновероятных варианта развития событий. В первом случае катехоламины сначала метилируются катехол-О-метилтрансферазой и образуются «метилированные амины» — норметадреналин и метадреналин, которые далее подвергаются окислительному дезаминированию МАО, и продукт МАО-реакции окисляется до З-метокси-4-гидроксиминдальной кислоты (ее другое название — ванил ил миндальная кислота). Если же события развиваются по второму пути, катехоламины сначала вступают в реакцию с МАО, в которой происходит их окислительное дезаминирование. Далее следует реакция окисления, продукты этой реакции метилирует КОМТ и образуется 3-метокси-4-гидроксиминдальная кислота.

Читайте так же:  Жиросжигатель липо 6 блэк инструкция

Метаболизм катехоламинов при патологиях

Недостаток дофамина при болезни Паркинсона

При «дрожательном параличе» (так впервые в 1817 г. была названа болезнь Паркинсона) происходит разрушение дофаминсодержащих нейронов черной субстанции (substantia nigra) головного мозга. Существенные достижения в лечении этой болезни были достигнуты, когда больным стали назначать L-ДОФА (леводопа) — предшественник дофамина. В отличие от дофамина, леводопа может проходить через гематоэнцефалический барьер. Эффективным оказался дополнительный прием карбидопы и бенсеразида. Эти вещества не проходят через гематоэнцефалический барьер; они подавляют активность периферической декарбоксилазы и не позволяют ей расщеплять L-ДОФА. Благодаря этому больные могут принимать гораздо меньшие дозы L-ДОФА.

Избыточное образование адреналина при феохромоцитоме

Феохромоцитома — редко встречающаяся опухоль мозгового вещества надпочечников, которая синтезирует избыток адреналина и/или норадреналина. До 1990 г. феохромоцитома часто оставалась нераспознанной, и в большинстве случаев опухоль диагностировалась уже при вскрытии. В настоящее время диагноз можно установить с помощью магнитно-резонансной томографии брюшной полости, после чего опухоль удаляют хирургическим путем. При феохромоцитоме больные страдают от приступов сильной гипертензии, повышенного потоотделения и головной боли. Из-за приступообразного характера симптомов кровь и мочу для анализа необходимо собирать сразу после приступа; результаты анализов, собранных в промежутки между кризами, часто оказываются нормальными. При диагностике заболевания измеряют уровень метадреналина, норметадреналина и вани-лилминдальной кислоты в моче. Иногда показателен и уровень адреналина и норадреналина в крови.

Избыточное образование дофамина

Нейробластома — опухоль, синтезирующая избыток дофамина. Она может развиться в любом месте организма. Нейробластомы образуются из клеток нервного гребня и обычно появляются у детей до 5 лет. Диагностическое значение имеет повышение уровня ванилилминдальной кислоты и продукта катаболизма дофамина — гомованилиновой кислоты в моче.

Продукты метаболизма триптофана и гистидина

Рис. 49.1. Метаболизм триптофана в кинурениновом (с образованием НАД+ и НДДФ+) и индоламиновом пути (с образованием серотонина и мелатонина)

Образование НАД+ и НАДФ+ в кинурениновом метаболическом пути

Кинурениновый путь — основной путь метаболизма триптофана. В нем образуются предшественники НАД+ и НАДФ+ (они также синтезируются из поступающего с пищей ниацина). В среднем из 60 мг триптофана образуется 1 мг ниацина.

Серотонин (5-гидрокситриптамин) образуется из триптофана в индоламиновом метаболическом пути. Серотонин отвечает за хорошее настроение. При снижении уровня серотонина в мозге развивается депрессия. Селективные ингибиторы обратного захвата серотонина — класс хорошо зарекомендовавших себя лекарств-антидепрессантов. Они продлевают присутствие серотонина в синаптической щели и, таким образом, стимулируют передачу сигналов между нейронами. При этом возникает ощущение эйфории.

[2]

Моноаминовая теория патогенеза депрессии

Моноаминовая теория патогенеза депрессии была предложена более 35 лет назад для описания биохимических нарушений при депрессии. Согласно этой теории, депрессия развивается при недостатке моноаминов (например, норадреналина и серотонина) в синапсах, что приводит к снижению синаптической активности в головном мозге. Напротив, избыточное количество моноаминов в синапсах и повышенная синаптическая активность в головном мозге приводят к чрезмерной эйфории, развивается маниакальный синдром.

Известно, что системное введение кортикостероидов снижает уровень серотонина. Кортикостероиды стимулируют активность диоксигеназы, и триптофан поступает преимущественно в кинурениновый метаболический путь, минуя индоламиновый путь (и соответственно синтез серотонина). Низкое содержание серотонина в головном мозге может быть причиной депрессии. Больные с высоким уровнем кортизола (например, при синдроме Кушинга) подвержены депрессиям, что находится в соответствии с моноаминовой теорией.

Карциноидный синдром и 5-гидроксииндолуксусная кислота

Серотонин превращается в 5-гидроксииндолуксусную кислоту, которая выводится с мочой. При карционидном синдроме уровень 5-гидроксииндолуксусной кислоты в моче повышен.

Мелатонин образуется из серотонина в клетках эпифиза и секретируется в период темного времени суток. Обычно секреция мелатонина начинается ночью и способствует засыпанию. В период светлого времени суток концентрация мелатонина в крови очень низка.

Гистамин участвует в формировании местного иммунного ответа и аллергических реакциях. Он также стимулирует секрецию соляной кислоты желудочного сока. Гистамин образуется при декарбоксилировании гистидина.

Пути метаболизма аминокислот

Аминокислоты в клетке составляют динамичный пул, который непрерывно пополняется и так же непрерывно расходуется.

Существуют три источника аминокислот для пополнения этого пула – поступление из крови, распад собственных внутриклеточных белков и синтез заменимых аминокислот.

Путь дальнейшего превращения каждой аминокислоты зависит от вида и функции клетки, условий ее существования и гормональных влияний. Спектр веществ, получаемых клеткой из аминокислот, чрезвычайно широк.

Возможные пути превращений аминокислот

Реакции превращения аминокислот в клетке условно можно разделить на три части, в зависимости от реагирующей группы:

  • с участием аминогруппы — здесь подразумевается удаление от аминокислоты аминогруппы тем или иным способом, в результате чего остается углеводородный скелет,
  • по боковой цепи (радикалу) — происходит использование углеродного скелета для синтеза глюкозы, жиров, или для образованеия энергии АТФ,
  • по карбоксильной группе — связано с отщеплением карбоксильной группы.
Читайте так же:  Л карнитин 21 век

Печень перекрещивает метаболизм углеводов, липидов и белков

Печень, являясь центральным органом метаболизма, участвует в поддержании метаболического гомеостаза и способна осуществлять взаимодействие реакций обмена белков, жиров и углеводов.

Местами «соединения» обмена углеводов и белков является пировиноградная кислота, щавелевоуксусная и α-кетоглутаровая кислоты из цикла трикарбоновых кислот, способных в реакциях трансаминирования превращаться, соответственно, в аланин, аспартат и глутамат. Аналогично протекает процесс превращения аминокислот в кетокислоты.

С обменом липидов углеводы связаны еще более тесно:

  • образуемые в пентозофосфатном пути молекулы НАДФН используются для синтеза жирных кислот и холестерола,
  • глицеральдегидфосфат , также образуемый в пентозофосфатном пути, включается в гликолиз и превращается в диоксиацетонфосфат,
  • глицерол-3-фосфат , образуемый из диоксиацетонфосфата гликолиза, направляется для синтеза триацилглицеролов. Также для этой цели может быть использован глицеральдегид-3-фосфат, синтезированный в этапе структурных перестроек пентозофосфатного пути,
  • «глюкозный» и «аминокислотный» ацетил-SКоА способен участвовать в синтезе жирных кислот и холестерола.

Взаимосвязь обмена белков, жиров и углеводов

Углеводный обмен

В гепатоцитах активно протекают процессы углеводного обмена. Благодаря синтезу и распаду гликогена печень поддерживает концентрацию глюкозы в крови. Активный синтез гликогена происходит после приема пищи, когда концентрация глюкозы в крови воротной вены достигает 20 ммоль/л. Запасы гликогена в печени составляют от 30 до 100 г. При кратковременном голодании происходит гликогенолиз, в случае длительного голодания основным источником глюкозы крови является глюконеогенез из аминокислот и глицерина.

Печень осуществляет взаимопревращение сахаров, т.е. превращение гексоз (фруктозы, галактозы) в глюкозу.

Активные реакции пентозофосфатного пути обеспечивают наработку НАДФН, необходимого для микросомального окисления и синтеза жирных кислот и холестерола из глюкозы.

Липидный обмен

Если во время приема пищи в печень поступает избыток глюкозы, который не используется для синтеза гликогена и других синтезов, то она превращается в липиды – холестерол и триацилглицеролы. Поскольку запасать ТАГ печень не может, то их удаление происходит при помощи липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП). Холестерол используется, в первую очередь, для синтеза желчных кислот, также он включается в состав липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) и ЛПОНП.

При определенных условиях – голодание, длительная мышечная нагрузка, сахарный диабет I типа, богатая жирами диета – в печени активируется синтез кетоновых тел, используемых большинством тканей как альтернативный источник энергии.

Белковый обмен

Больше половины синтезируемого за сутки в организме белка приходится на печень. Скорость обновления всех белков печени составляет 7 суток, тогда как в других органах эта величина соответствует 17 суткам и более. К ним относятся не только белки собственно гепатоцитов, но и идущие на «экспорт», составляющие понятие «белки крови» – альбумины, многие глобулины, ферменты крови, а также фибриноген и факторы свертывания крови.

Аминокислоты подвергаются катаболическим реакциям с трансаминированием и дезаминированием, декарбоксилированию с образованием биогенных аминов. Происходят реакции синтеза холина и креатина благодаря переносу метильной группы от аденозилметионина. В печени идет утилизация избыточного азота и включение его в состав мочевины.

Реакции синтеза мочевины теснейшим образом связаны с циклом трикарбоновых кислот.

Тесное взаимодействие синтеза мочевины и ЦТК

Пигментный обмен

Участие печени в пигментном обмене заключается в превращении гидрофобного билирубина в гидрофильную форму (прямой билирубин) и секреция его в желчь.

К пигментному обмену можно отнести и обмен железа, поскольку железо входит в состав многочисленных гемопротеинов по всему организму. В гепатоцитах находится белок ферритин, играющий роль депо железа, и синтезируется гепсидин, регулирующий всасывание железа в ЖКТ.

Оценка метаболической функции

В клинической практике существуют приемы оценки той или иной функции:

Участие в углеводном обмене оценивается:

  • по концентрации глюкозы крови,
  • по крутизне кривой теста толерантности к глюкозе,
  • по «сахарной» кривой после нагрузки галактозой,
  • по величине гипергликемии после введения гормонов (например, проба с адреналином).

Роль в липидном обмене рассматривается:

  • по концентрации в крови триацилглицеролов, холестерола, ЛПОНП, ЛПНП, ЛПВП,
  • по коэффициенту атерогенности.

Белковый обмен оценивается:

  • по концентрации общего белка и его фракций в сыворотке крови,
  • по показателям коагулограммы,
  • по уровню мочевины в крови и моче,
  • по активности ферментов АСТ и АЛТ, ЛДГ-4,5, щелочной фосфатазы, глутаматдегидрогеназы.
Видео удалено.
Видео (кликните для воспроизведения).

Пигментный обмен оценивается:

  • по концентрации общего и прямого билирубина в сыворотке крови.

Источники


  1. Рунова, М. А. Дифференцированные занятия по физической культуре с детьми 3-4 лет / М.А. Рунова. — М.: Просвещение, 2015. — 922 c.

  2. Децянь, Ши Гимнастика Бодхидхармы / Ши Децянь , А.А. Маслов. — М.: Феникс, 2006. — 160 c.

  3. Шугар Б.Р. 100 великих спортсменов; Вече — Москва, 2011. — 432 c.
  4. Организация работы предприятий общественного питания. — М.: Экономика, 2013. — 271 c.
Метаболизм аминокислот в организме
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here