Метаболизм белков: утилизация аммиака, цикл мочевины. Патология белкового обмена

1.

МЕТАБОЛИЗМ БЕЛКОВ: УТИЛИЗАЦИЯ
АММИАКА, ЦИКЛ МОЧЕВИНЫ. ПАТОЛОГИЯ
БЕЛКОВОГО ОБМЕНА
доц.Соловьёва И.В.
2022
МЕТАБОЛИЗМ
БЕЛКОВ: УТИЛИЗАЦИЯ
АММИАКА; ЦИКЛ
МОЧЕВИНЫ
Основные механизмы обмена азота были
изучены на голубях
Основные механизмы обмена
азот а были изучены на
голубях

2.

МЕТАБОЛИЗМ АММИАКА
Пути образования аммиака
1. Окислительное дезаминирование аминокислот
2. Дезаминирование физиологически активных аминов и
азотистых оснований.
3. Всасывание аммиака из кишечника (деградация белков
кишечными микроорганизмами приводит к образованию
аммиака).
4. Гидролитическое дезаминирование AMФ в мозге (фермент –
аденозин дезаминаза)

3.

ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ АММИАКА:
глутаминовая кислота
-аминокислота
цистеин
гистидин
глицин
глюкозамин-6-фосфат
глутамин
-кетоглутаровая кислота + NH3
-кетокислота + NH3
пируват + NH3
урокаиновая кислота + NH3
глиоксалевая кислота + NH3
глюкоза-6-фосфат + NH3
глутаминовая кислота + NH3
Концентрация аммиака
Концентрация аммиака - в норме 11—35 мкмоль/л. В крови и
цитозоле клеток аммиак находится в виде иона аммония —
NH4+, количество неионизированного NH3 ~ 1%.
Токсичность аммиака
Аммиак — токсичное соединение. Даже небольшое повышение
его концентрации оказывает неблагоприятное действие на
организм, и, прежде всего на ЦНС.

4.

Основные пути утилизации аммиака в тканях и
органах

5.

МЕХАНИЗМЫ ТОКСИЧНОСТИ АММИАКА

6.

7.

3. Образование аммонийных солей.
NH3 в почках образуется главным образом за счет амидной группы
глутамина, который гидролизуется глутаминазой, имеющейся в клетках
эпителия канальцев почки.
Часть NH3 (~30%) образуется в результате непрямого дезаминирования
аминокислот. Экскреция NH3 с мочой в норме невелика — около 0,5 г в
сутки, но в несколько раз повышается при ацидозе.

8.

4. Синтез мочевины - основной механизм связывания
аммиака в организме.
место синтеза мочевины
– печень, т.к. это
единственный орган, где
есть фермент аргиназа.
на долю мочевины
приходится до 80-85 % от
всего выводимого из
организма азота.
за сутки образуется и
выводится 25–30 г
мочевины.
для синтеза одной
молекулы мочевины
требуется две молекулы
NН3, одна молекула СО2
и три молекулы АТФ.

9.

Энергетический баланс орнитинового цикла
На синтез 1 мочевины расходуются 3 АТФ. Дополнительные
затраты энергии связаны с трансмембранным переносом
веществ и экскрецией мочевины. Энергозатраты при этом
частично компенсируются:
· при окислительном дезаминировании глутамата образуется 1
молекула НАДН2, которая обеспечивает синтез 3 АТФ;
· в ЦТК, при превращении малата в ЩУК образуется еще 1
молекула НАДН2, которая также обеспечивает синтез 3 АТФ;
Орнитиновый цикл в печени выполняет 2 функции:
1. превращение азота АК в мочевину, которая экскретируется
и предотвращает накопление токсичных продуктов, главным
образом аммиака;
2.
синтез аргинина и пополнение
его фонда в организме.

10.

Связь орнитинового цикла и цикла Кребса
Орнитиновый цикл находится в тесной взаимосвязи с циклом
трикарбоновых кислот:
пусковые реакции цикла мочевины, как и реакции ЦТК, протекают в
митохондриальном матриксе;
поступление СО2 и АТФ, необходимых для образования мочевины,
обеспечивается работой ЦТК;
в цикле мочевины образуется фумарат, который является одним из
субстратов ЦТК. Фумарат гидратируется в малат, который окисляется в
оксалоацетат. Оксалоацетат может подвергаться трансаминированию в
аспартат; эта аминокислота участвует в образовании аргининосукцината.

11.

Транспорт азота от периферических тканей к печени
Два пути транспорта азота из периферических тканей
(мышц) к печени:
1. Цикл аланина. Глутамат образуется путём
трансаминировання (см. Обмен углеводов)
Глутамат не
дезаминируется в
периферических
тканях

12.

Печень захватывает аланин и превращает его назад в пируват
трансаминированием.
Глутамат, образованный в печени, дезаминируется и аммиак утилизируется в
орнитиновом цикле.
Азот переносится к пирувату с образованием аланина, который
освобождается в кровь.
2. Азот может транспортироваться в форме глутамина.
Глутаминсинтетаза катализирует синтез глутамина из глутамата и NH4+ в
ATФ-зависимой реакции

13.

НАРУШЕНИЯ КОНЕЧНЫХ ЭТАПОВ ОБМЕНА БЕЛКОВ
Нарушения образования мочевины в печени, нарушения
выделительной функции почек проявляются гиперазотемией.
1. ПРОДУКЦИОННАЯ ГИПЕРАЗОТЕМИЯ (печеночная)
ПРИЧИНЫ:
• ПОРАЖЕНИЕ ПЕЧЕНИ(ГЕПАТИТ, ЦИРРОЗ,
ОТРАВЛЕНИЯ ЯДАМИ);
• ГИПОКСИЯ;
• ЧРЕЗМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ БЕЛКА В ПИЩЕ;
• ГОЛОДАНИЕ
КЛИНИЧЕСКИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ:
• Тошнота
• Рвота
• Головокружение
• Судороги
• Потеря сознания
• Отек мозга

14.

2. РЕТЕНЦИОННАЯ ГИПЕРАЗОТЕМИЯ
(почечная)
ПРИЧИНЫ:
• ОСТРАЯ ПОЧЕЧНАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ
• Недостаточное выделение азотистых продуктов с мочой.
КЛИНИЧЕСКИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ:
• Растет содержание остаточного азота и азота мочевины.
• Нарушения водно-электролитного баланса, кислотно–
основного состояния, уремическая кома и летальный
исход.

15.

Основные патологии обмена аминокислот

16.

ФЕНИЛКЕТОНУРИЯ
дефицит фермента - фенилаланингидроксилазы
нарушение превращения фенилаланина в тирозин
сопровождается повышением в крови и тканях фенилаланина,
фенилпирувата, фенилактата
диагностический тест - добавление к моче трихлоруксусного
железа дает зеленое окрашивание
АЛЬБИНИЗМ
отсутствие фермента – тирозиназы
не синтезируется пигмент-меланин
проявления:
-кожа молочно-белого цвета
-обесцвеченные волосы,
радужка глаз
-светобоязнь, снижение
остроты зрения

17.

АЛКАПТОНУРИЯ
дефицит фермента-оксидазы гомогентизиновой кислоты
кислота накапливается и с кровью попадает в ткани - хрящи,
сухожилия, связки, внутренний слой стенки аорты.
проявления: темные пятна в области ушей, носа, щек,
склерах, артриты.
диагностический тест - моча на свету чернеет, большое
количество гомогентизиновой кислоты, окисляясь
кислородом воздуха, образует темные пятна - алкаптоны.