ЗАНЯТИЕ 24. Метаболизм аминокислот

Цель занятия. Изучить источники и пути использования аминокислот в организме; общие превращения для протеиногенных аминокислот, конечные продукты превращений, в том числе и токсические, пути и механизмы обезвреживания аммиака; получить представления о заболеваниях, обусловленных нарушением обмена отдельных аминокислот, о биохимических сдвигах при этих нарушениях

Студент должен знать:

1. Процессы, являющиеся источниками свободных аминокислот в организме;

2.Основные этапы биосинтеза белка.

3. Процессы, в которые вовлекаются аминокислоты, не использующиеся в биосинтезе белков.

4.Пути обезвреживания аммиака

5.Основные продукты декарбоксилирования аминокислот; их значение.

6. Наиболее распространенные наследственные нарушения обмена аминокислот.

Студент должен уметь:

1. Изобразить схему биосинтеза белка;

2. Показать ход окислительного дезаминирования и переаминирования в структурных формулах;

3. Составить схему взаимосвязей переаминирования и дезаминирования;

изобразить (в структурных формулах) декарбоксилирование аминокислот;

реакции орнитинового цикла.

8. Определить активность АСТ в пробе крови. Интерпретировать результаты определения.

Студент должен получить представление:

1. О месте энзимдефектов в наследственных заболеваниях, обусловленных нарушением обмена отдельных аминокислот

2. О принципах терапии состояний, связанных с врожденными нарушениями обмена отдельных аминокислот.

Сведения из базовых дисциплин, необходимые для изучения темы6

1. Биосинтез белка и его регуляция ( из курса биологии)

Задания для самоподготовки:

Изучите материал темы в соответствии с целевыми вопросами («студент должен знать») и письменно выполните следующие задания:

1.Запишите пути, являющиеся источником свободных аминокислот в организме.

2. Запишите пути использования аминокислот в организме.

3. Назовите информационные потоки, связанные с биосинтезом белка.

4. Определите понятие «репликация» Назвать молекулярные основы репликации. Определите понятие «репарация». На чем основаны все репарационные механизмы? Уясните, что репарация необходима для сохранения нативной структуры ДНК на протяжении всей жизни. Снижение активности ферментов репарационных систем приводит к накоплению мутаций (повреждений) в ДНК, что является причиной многих наследственных болезней человека.

5.Назвать молекулярные основы транскрипции, стадии транскрипции и единицу транскрипции.

6. Определите понятие «трансляция» Назовите стадии процесса, необходимые компоненты.

7. Назовите основные свойства генетического кода

8. Назовите основные принципы регуляции экспрессии генов. Значение индукции и репрессии в процессах жизнедеятельности.

Уясните, что одними из первых активируются гены, кодирующие белки циклины, концентрация которых в клетке меняется по мере прохождения клеткой разных фаз клеточного цикла. Эти белки выполняют роль регуляторов активности ферментов. Циклинзависимые киназы, связывая циклин, переходят в активную форму и могут фосфорилировать специфические белки (один из универсальных механизмов регуляции активности), которые регулируют синтез ферментов, обеспечивающих репликацию. Синтез циклинов начинается при подготовке к соответствующей фазе клеточного цикла, а после окончания фазы подвергаются разрушению.

9. Дайте определение понятия «молекулярные болезни». Причины их возникновения, Примеры. Принципы лечения и профилактики молекулярных болезней.

10. Назовите важнейшие индукторы и ингибиторы биосинтеза белка.

11. Запишите пути превращения аминокислот, неиспользуемых в биосинтезе белка.

12. Изобразите структурными формулами окислительное дезаминирование глютаминовой кислоты. Назовите фермент, определите класс фермента. Уясните особенность структуры фермента по сравнению с другими дезаминазами.

Обратите внимание на несоответствие скорости окислительного дезаминирования аминокислот и активностью ферментов, обеспечивающий этот процесс. Дайте аргументированный ответ.

13. Изобразите процессы трансаминирования (структурными формулами), катализируемые ферментами аспартатаминотрансферазой (АСТ) и ала-нин аминотрансферазой (АЛТ). Назовите кофермент аминотрансфераз.

14. Определите понятие «непрямое дезаминирование». Назовите основные акцепторы аминогрупп в реакциях трансаминирования. Изобразить схему взаимосвязи переаминирования и дезаминирования

15. Почему при усиленном распаде аминокислот вследствие энергетического голода ускоряется накопление кетоновых тел? Обратите внимание на разделение аминокислот на кетопластичные и глюкопластичные.

16. Назовите конечные продукты катаболизма аминокислот. Уясните, что аммиак является токсичным продуктом.

17. Составьте схему: Источники аммиака и пути его обезвреживания в разных тканях.

18. Назовите локализацию процессов образования амидов глютаминовой, аспарагиновой кислоты, образования аммонийных солей. Роль фермента глутаминазы почек.

19. Назовите локализацию процесса синтеза мочевины. Запишите структурную формулу мочевины, последовательно схему процесса. Обратите внимание на источники азота, участвующих в синтезе мочевины; на биологическую роль реакции трансаминирования с участием щавелевоуксусной кислоты.

20.Показать химизм образование биологически активных аминов (ГАМК, гистамина, серотонина, дофамина, адреналина). Уясните значение этих биогенных аминов.

21. Назвать виды нарушений обмена аминокислот.

22. Назвать причины важнейших наследственных нарушений обмена аминокислот и (фенилкетонурии, алкаптонурии, цистинурии, цистиноза).

23. Уясните, что заболевания печени или наследственный дефект ферментов обезвреживания аммиака могут вызвать гипераммониемию, что окажет токсическое действие на организм. Для снижения концентрации аммиака в крови и облегчения состояния больного рекомендуется: малобелковая диета; введение метаболитов орнитинового цикла (аргинина, цитруллин, глутамата)

Аудиторная работа.

Лабораторная работа: О пределение активности трансаминаз

Процесс переаминирования (трансаминирования), то есть перенос ами­но­группы на кетокислоту катализируют ферменты класса - трансаминаз. Трансаминирование наиболее интенсивно протекает в печени, мышцах, сердце и семенниках. Активность органоспецифичных трансаминаз в сыворотке крови – дополнительный, но существенный элемент диагностики некоторых заболеваний: при повреждении отдельных органов, содержащиеся в их тканях трансаминазы поступают в кровоток с интенсивностью, более высокой, чем в условиях нормы. В силу этого трансаминазная активность крови увеличивается (например, при инфаркте миокарда, вирусном гепатите, циррозе печени, раковом.

Определение активности аспартатаминотрансферазы (АСТ).

Ход работы: 1. Приготовить субстратный раствор: 29, 2 мг ά -кетоглутаровой кислоты и 2, 66мг аспарагина растворить в 1 н растворе NaOH, добавляя его малыми порциями до pH = 7, 4, затем раствор перелить в мерную колбу на 100 мл и довести до метки 0, 1 М фосфатным буферным раствором с pH = 7, 4 (добавление 1 капли хлороформа позволяет хранить в рефрижераторе). Раствор для работы представлен.

2. 0, 1 мл сыворотки крови смешать с 0, 5 мл нагретого до 37º С субстратного раствора, инкубировать 60 мин при 37º С; прибавить 0, 5 мл динитрофенилгидразинового реактива и экспонировать 15 мин при комнатной температуре. Прибавить 5 мл 0, 4 н раствора NaOH и через 20 мин колориметрировать против контроля (кювета – 10 мм, фильтр зеленый). Контроль – те же реактивы + 0, 1 мл H₂O. Определить активность по таблице.

Таблица для вычисления активности АСТ

Экстинкция	Е по Врублевскому	IE
0, 020 0, 040 0, 060 0, 080 0, 100 0, 120 0, 140 0, 160 0, 180 0, 200 0, 220 0, 240 0, 260

Решите следующие задачи:

1.Аланин с рационом поступает в организм в трехкратном избытке. Возможные превращения избыточного аланина? Изобразите в виде схемы.

2. Известно, что потребление 1 г белка сопровождается образованием 0, 16 г азота в форме мочевины. Энерготраты пациента составляют 3500 ккал в сутки, выделение мочевины - 20 г за сутки. Определить долю белка в энерготратах (калорийность белка - 4, 1 ккал/ г).

3. Глутаминовая кислота в процессе окислительного дезаминирования превращается в α -кетоглутаровую. Рассчитать энергетический эффект полного окисления 1 М глутаминовой кислоты (в молях АТФ).

4. При инкубации с переживающей тканью печени аспарагиновой кислоты, содержащей радиоизотоп углерода в α -положении, в составе какого соединения обнаружится радиометка (другими словами, в состав какого соединения войдет α -углеродный атом)?

5.В крови повысился уровень глутамина, увеличилось количество аммонийных солей и мочевины в моче, одновременно снизился уровень глутаминовой кислоты в крови. Оцените эти сдвиги.

6. Составить дифференциально-диагностическую таблицу: Врожденные нарушения обмена аминокислот:

Наименование патологии	Энзимдефект	Субстраты, обмен которых нарушен	Метаболиты, уровень которых изменяется

7. На схеме «Взаимосвязь углеводного и липидного обменов» (подготовленную на предыдущих занятиях) указать метаболические пути аминокислот, проиллюстрировав взаимосвязь всех обменных процессов.

 

Поделиться: