31

Обмен аминокислот.

Наумов А.В.

Биологическая ценность белков.
Азотистый баланс.
Гниение
Пути метаболизма аминокислот.
Транспорт аминокислот через мембраны.
Вторичный активный транспорт.	Слайд 2.Вторичный активный транспорт аминокислот через мембраны
Глутатионовая система транспорта.	Слайд 3.Транспорт аминокислот при участии глутатиона
Пути метаболизма аминокислот.	Слайд 4.Возможные пути превращений аминокислот
Дезаминирование аминокислот.	Слайд 5. Дезаминирование аминокислот.
Прямое окислительное дезаминирование
Аэробное прямое окислительное дезаминирование	Слайд 6. Реакция, катализируемая оксидазами D- и L-аминокислот
Анаэробное прямое окислительное дезаминирование	Слайд 7. Реакция прямого окислительного дезаминирования глутамата.
Непрямое окислительное дезаминирование (трансдезаминирование)
Первый этап (трансаминирование).
Второй этап (дезаминирование).	Слайд 8. Схема обоих этапов трансдезаминирования
Роль трансаминирования и трансдезаминирования.
Трансаминирование нуждается в витамине В6.	Слайд 9. Пиридоксаль фосфат. Слайд 10. Механизм реакции трансаминирования
Клиническое значение аминотрансфераз.	Слайд 11. Реакции, катализируемые АлАТ и АсАТ
В мышце дезаминирование аминокислот идет особым образом.	Слайд 12. Реакции непрямого дезаминирования аминокислот в мышечной ткани
Образование аммиака.
Основные источники аммиака	Слайд 13. Основные источники аммиака
Связывание аммиака
синтез глутамата	Слайд 14. Реакция синтеза глутамата
синтез глутамина	Слайд 15. Реакция синтеза глутамина
синтез аспарагина	Слайд 16. Реакция синтеза аспарагина
синтез карбамоилфосфата
Транспорт аммиака
Глюкозо-аланиновый цикл	Слайд 17. Реакции глюкозо-аланинового цикла
Судьба транспортных форм аммиака.
Аммиак - токсичное соединение.
Гипотезы токсичности аммиака	Слайд 18. Гипотезы токсичности аммиака
Наследственные и приобретенные формы гипераммониемий.
Удаления аммиака из организма.
Синтез мочевины	Слайд 19. Реакция синтеза карбамоилфосфата и орнитиновый цикл
Синтез аммонийных солей	Слайд 20. Реакции синтеза аммонийных солей
Креатинфосфат - срочный резерв энергии.	Слайд 21. Использование креатинфосфата для ресинтеза АТФ Слайд 22.Реакции синтеза креатина в почках и печени Слайд 23. Использование креатинфосфата для ресинтеза АТФ
Декарбоксилирование. Нейромедиаторы образуются из аминокислот
Гистамин	Слайд 24. Реакция синтеза гистамина
Серотонин	Слайд 25. Реакции синтеза серотонина
ГАМК	Слайд 26. Реакция синтеза ГАМК
Дофамин	Слайд 27. Реакции синтеза дофамина
Таурин	Слайд 28. Таурин
Обезвреживание биогенных аминов	Слайд 29. Реакция с участием МАО Слайд 30. Реакция метилирования
Аминокислоты могут давать энергию	Слайд 31. Пути превращений аминокислот по боковой цепи
Пути использования аспартата и глутамата	Слайд 32. Пути использования аспартата и глутамата
Серин и глицин превращаются друг в друга	Слайд 33. Реакция взаимопревращения глицина и серина Слайд 34. Пути использования серина и глицина
Обмен метионина	Слайд 35. Обмен метионина
Пути использования цистеина	Слайд 36. Пути использования цистеина
Обмен фенилаланина и тирозина	Слайд 37. Реакция превращения фенилаланина в тирозин Слайд 38. Пути превращения тирозина

Биологическая ценность белков

Азотистый баланс.

Аминокислоты (свободные и в составе белков) содержат почти 95% всего азота, поэтому именно они поддерживают азотистый баланс организма. Азотистый баланс — разница между количеством азота, поступающего с пищей, и количеством выделяемого азота (преимущественно в виде мочевины и аммонийных солей). Если количество поступающего азота равно количеству выделяемого, то наступает азотистое равновесие. Такое состояние бывает у здорового человека при нормальном питании. Азотистый баланс может быть положительным (азота поступает больше, чем выводится) у детей, а также у пациентов, выздоравливающих после тяжёлых болезней. Отрицательный азотистый баланс (выделение азота преобладает над его поступлением) наблюдают при старении, голодании и во время тяжёлых заболеваний.

При безбелковой диете азотистый баланс становится отрицательным. При белковом голодании в сутки в организме расходуется около 25 г собственных белков тканей. Минимальное количество белков в пище, необходимое для поддержания азотистого равновесия, соответствует 30—50 г/сут, оптимальное же количество при средней физической нагрузке составляет -100-120 г/сут.

Аминокислоты, синтез которых невозможен в организме человека и которые необходимо получать с пищей называют незаменимыми. К ним относят метионин, треонин, лизин, фенилаланин, триптофан, валин, лейцин, изолейцин.

Две аминокислоты — аргинин и гистидин — у взрослых образуются в достаточных количествах, однако детям для нормального роста организма необходимо дополнительное поступление этих аминокислот с пищей. Поэтому их называют частично заменимыми.

Две другие аминокислоты —тирозин и цистеин— условно заменимые, так как для их синтеза необходимы незаменимые аминокислоты. Тирозин синтезируется из фенилаланина, а для образования цистеина необходим атом серы метионина.

Остальные аминокислоты легко синтезируются в клетках и называются заменимыми. К ним относят глицин, аспарагиновую кислоту, аспарагин, глутаминовую кислоту, глутамин, серин, пролин, аланин, селеноцистеин.

Питательная ценность белка зависит от его аминокислотного состава и способности усваиваться организмом.

Известно, что даже длительное исключение из рациона человека жиров или углеводов не вызывает тяжёлых расстройств здоровья. Однако безбелковое питание (особенно продолжительное) вызывает серьёзные нарушения обмена и неизбежно заканчивается гибелью организма.

Исключение даже одной незаменимой аминокислоты из пищевого рациона ведёт к неполному усвоению других аминокислот и сопровождается развитием отрицательного азотистого баланса, истощением, остановкой роста и нарушениями функций нервной системы.

При экспериментах на животных найдено, что при отсутствии цистеина (или цистина) возникал острый некроз печени, гистидина — катаракта; отсутствие метионина приводило к анемии, ожирению и циррозу печени, облысению и геморрагии в почках. Исключение лизина из рациона молодых крыс сопровождалось анемией и внезапной гибелью (этот синдром отсутствовал у взрослых животных).

Недостаточность белкового питания приводит к заболеванию, получившему в Центральной Африке название «квашиоркор», что в переводе означает «золотой (или красный) мальчик».

Заболевание развивается у детей, которые лишены молока и других животных белков, а питаются исключительно растительной пищей, включающей бананы, таро, просо и, чаще всего, кукурузу. Квашиоркор характеризуется задержкой роста, анемией, гипопротеинемией (часто сопровождающейся отёками), жировым перерождением печени. У лиц негроидной расы волосы приобретают красно-коричневый оттенок. Часто это заболевание сопровождается атрофией клеток поджелудочной железы. В результате нарушается секреция панкреатических ферментов и не усваивается даже то небольшое количество белков, которое поступает с пищей. Происходит поражение почек, вследствие чего резко увеличивается экскреция свободных аминокислот с мочой. Без лечения смертность детей составляет 50—90%. Даже если дети выживают, длительная недостаточность белка приводит к необратимым нарушениям не только физиологических функций, но и умственных способностей. Заболевание исчезает при своевременном переводе больного на богатую белком диету, включающую большие количества мясных и молочных продуктов. Один из путей решения проблемы — добавление в пищу препаратов лизина.

Гниение

Микрофлора кишечника располагает набором ферментных систем, катализирующих разнообразные превращения пищевых аминокислот, не свойственных организму человека, благодаря чему создаются оптимальные условия для образования ядовитых продуктов распада аминокислот — фенола, индола, крезола, скатола, сероводорода, метилмеркаптана. Все эти превращения аминокислот называются гниением.

Распад серосодержащих аминокислот (аминокислот цистеина, метионина) приводит к образованию сероводорода, метилмеркаптана. Диаминокислоты (орнитин, лизин) подвергаются декарбоксилированию с образованием аминов, соответственно путресцина и кадаверина.

Из ароматических аминокислот — фенилаланина, тирозина, триптофана при бактериальном декарбоксилировании образуются амины: фенилэтиламин, тирамин, триптамин. Микробные ферменты кишечника разрушают боковые цепи циклических аминокислот, тирозина и триптофана с образованием ядовитых продуктов обмена, соответственно крезола и фенола, скатола, индола.

После всасывания эти продукты через воротную вену попадают в печень, где подвергаются обезвреживанию путем химического связывания с серной или глюкуроновой кислотой с образованием нетоксичных кислот.

Международная статистическая классификация болезней и проблем, связанных со здоровьем.

Нарушения обмена веществ (E70-E90).

E70.0	Классическая фенилкетонурия	E72.0	Нарушения транспорта аминокислотЦистиноз Цистинурия Синдром Фанкони (-де Тони) (-Дебре) Болезнь Хартнапа Синдром Лоу
E70.1	Другие виды гиперфенилаланинемии	E72.1	Нарушения обмена серосодержащих аминокислотЦистатионинурия Гомоцистинурия Метионинемия Недостаточность сульфитоксидазы
E70.2	Нарушения обмена тирозинаАлкаптонурия Гипертирозинемия Охроноз Тирозинемия Тирозиноз	E72.2	Нарушения обмена цикла мочевиныАргининемия Аргининосукцинаацидурия Цитруллинемия Гипераммонемия
E70.3	АльбинизмАльбинизм: • глазной • кожно-глазной Синдром: • Чедиака (-Стейнбринка)-Хигаси • Кросса • Хермански-Пудлака	E72.3	Нарушения обмена лизина и гидроксилизинаГлютарикацидурия Гидроксилизинемия Гиперлизинемия
E70.8	Другие нарушения обмена ароматических аминокислотНарушения: • обмена гистидина • обмена триптофана	E72.4	Нарушения обмена орнитинаОрнитинемия (типы I, II)
E70.9	Нарушения обмена ароматических аминокислот неуточненные	E72.5	Нарушения обмена глицинаГипергидроксипролинемия Гиперпролинемия (типы I, II) Некетоновая гиперглицинемия Саркозинемия
E71	Нарушения обмена аминокислот с разветвленной цепью и обмена жирных кислот	E72.8	Другие уточненные нарушения обмена аминокислотНарушения: • обмена бета-аминокислот • гамма-глутамильного цикла
E71.0	Болезнь "кленового сиропа"	E72.9	Нарушения обмена аминокислот неуточненные
E71.1	Другие виды нарушений обмена аминокислот с разветвленной цепьюГиперлейцин-изолейцинемия Гипервалинемия Изовалериановая ацидемия Метилмалоновая ацидемия Пропионовая ацидемия
E71.2	Нарушения обмена аминокислот с разветвленной цепью неуточненные

Транспорт аминокислот через мембраны

В настоящее время известно около 38 семейств переносчиков аминокислот. К ним относятся: митохондриальные переносчики, везикулярные переносчики аминов и глютамата, связанные с протонным насосом и др.

Перенос аминокислот через мембраны клеток,как при всасывании из полости кишечника в энтероциты, так и при переходе из крови в клетки различных тканей, осуществляется при помощи двухосновныхмеханизмов:

вторичный активныйтранспорт и

глутатионовая транспортная система.