Обмен аммиака ! В ходе дезаминирования аминокислот в тканях образуется большое кол-во NH3. Также NH3 образуется при распаде нуклеотидов, биогенных аминов и при гниении белков в кишечнике в результате воздействия бактерий. Дезаминирование аминокислот и образование NH3 происходит во всех тканях. В клетках образованный NH3 подвергается обезвреживанию. Выводится из организма NH3 почками в виде мочевины и солей аммония. Мочевина образуется в печени;
Соли аммония – образуются в самих почках. Источники и продукты обезвреживания NH3 в организме:
Механизм токсического действия аммиака NH3 при его избытке в организме оказывает токсическое действие. Особенно сильно он воздействует на мозг и ЦНС. Состояния, при которых повышена конц-ия NH3 в крови, называются гипераммониемии. Симптомы гипераммониемии: головокружение, галлюцинации, тошнота, рвота, нечленораздельная речь, судороги, потеря сознания и др.
Причины токсического действия NH3: α-КГ, связывая избыток NH3, превращается в Глу снижается концентрация α-КГ.
Это вызывает:
↓ скорости цикла Кребса, что вызывает гипоэнергетическое состояние.
Нарушается трансаминирование аминокислот и синтез ряда биогенных аминов (ацетилхолин, дофамин и др.)
Высокие концентрации NH3 стимулируют синтез Глн из Глу в нервной ткани: Глу ↓ + NH3 ↑ + АТФ → Глн ↑ + АДФ + H3PO4
Это вызывает:
Накопление глутамина в клетках нейроглии приводит к повышению в них осмотического давления происходит набухание астроцитов.
Большие концентрации NH3 могут вызвать отек мозга.
Уменьшение концентрации Глу ↓
подавляется синтез ряда нейромедиаторов и особенно -аминомасляной к-ты (ГАМК): Глутамат-
декарбоксилаза
Глу ↓ → ГАМК ↓ + CO2 ГАМК – основной тормозной медиатор. Его недостаток нарушает проведение нервного импульса повышается нервно-мышечная возбудимость и возникают судороги. ↑ концентрации NH3 в крови сдвигает рН в щелочную сторону (вызывает алкалоз): H+ ↓ + NH3 ↑ → NH4+ ↑ нарушается эффект Бора: H+ ↓ + Hb(O2)4 → H+Hb + 4O2 ↓ Происходит увеличение сродства гемоглобина к O2,
что нарушает поступление O2 в ткани и приводит к гипоксии. Из-за этого, также происходит накопление CO2 в тканях. ↑ конц-ии ионов NH4+ в крови нарушает трансмембранный перенос ионов Na+ и К+ из-за конкуренции с ними за ионные каналы. Это также нарушает проведение нервных импульсов.
Способы обезвреживания аммиака в разных тканях: Основная реакция связывания NH3, протекающая во всех тканях организма – это синтез глутамина из глутамата:
Глутаминсинтетаза расположена в митохондриях клеток. Кофактор: ионы Mg2+. Через клеточные мембраны глутамин легко транспортируется в кровь путём облегчённой диффузии. Больше всего глутамина образуется в мышцах и мозге. С током крови глутамин транспортируется в кишечник, почки и в небольшом кол-ве в печень.
Обезвреживание NH3 в почках: В почках происходит гидролиз глутамина до глутамата с образованием NH3:
Образующийся NH3 используется на синтез солей аммония, которые выделяются с мочой из организма. ! Помимо обезвреживания NH3, эта реакция имеет более важное значение – компенсация ацидоза. При ацидозе избыток кислот поступает в почки. Избыток H+ в почках индуцирует синтез глутаминазы образующийся NH3 нейтрализует кислоты, образуя соли аммония.
При дефекте глутаминазы в почках, для выведения избытка кислот используются ионы Na+ и K+, что может привести к их потере.
Обезвреживание NH3 в кишечнике: В клетках кишечника также происходит гидролиз глутамина до глутамата с образованием NH3 при участии глутаминазы: Глн + H2O → Глу + NH3
5% образовавшегося NH3 удаляется через кишечник. Небольшая часть NH3 через воротную вену попадает в печень. Остальные 90% NH3 поступают в почки и выводятся с мочой в виде солей аммония.
Глутамат трансаминируется с пируватом при участии АЛТ:
α-Аминогруппа включается в аланин, который поступает из кишечника в кровь воротной вены и поглощается печенью.
Обезвреживание NH3 в мозге и некоторых других тканях: В мозге и некоторых других тканях NH3 может связываться α-кетоглутаратом с образованием глутамата. Фермент: глутаматдегидрогеназа. Но, в норме эта реакция протекает медленно, т.к. используется в основном для дезаминирования глутамата. Глутамат может связывать еще одну молекулу NH3, превращаясь в глутамин:
При гипераммониемии, эти реакции очень важны, т.к. за их счет обезвреживается сразу 2 молекулы NH3. Обезвреживание NH3 в мышцах: В мышцах очень низкая активность глутаматдегидрогеназы. Поэтому, основной способ обезвреживания NH3 в мышцах – глюкозо-аланиновый цикл. Глюкозо-аланиновый цикл – это образование аланина в мышцах, его транспорт в печень для синтеза глюкозы, а также поступление глюкозы, синтезированной в печени, в обратном направлении. Образование аланина – это дополнительный механизм выведения азота аминокислот из клеток.
Глюкозо-аланиновый цикл:
Обезвреживание NH3 в печени: Самые большие кол-ва NH3 обезвреживаются в печени. В печени NH3 в основном образуется: при дезаминировании аминокислот и при участии глутаминазы. Часть NH3 поступает с кровью воротной вены из кишечника.
В печени NH3 связывается с CO2 с образованием карбамоилфосфата:
Продукт реакции – карбамоилфосфат вступает затем в орнитиновый цикл.
Орнитиновый цикл.
90% N удаляется из организма с мочой почками в составе мочевины. Синтез мочевины происходит в печени в процессе, который называется орнитиновый цикл (цикл Кребса – Гензелейта). Орнитиновый цикл – это циклический процесс. Ключевое соединение, замыкающее цикл – α-аминокислота орнитин.
Источники N в молекуле мочевины: Молекула мочевины содержит 2 атома азота:
1 атом: образуется из NH3 2 атом: образуется из аспартата И NH3 и аспартат образуются из атомов N 2-х разных аминокислот:
Энергетический эффект орнитинового цикла: В реакциях орнитинового цикла расходуется 4 макроэргические связи 3-х молекул АТФ на каждый оборот цикла. АТФ также расходуется при трансмембранном переносе веществ, связанном с синтезом и экскрецией мочевины. Пути компенсации энергозатрат: В цикле регенерации аспартата из фумарата на стадии дегидрирования малата в ЦТК образуется NADH образуется 3 моль АТФ путём окислительного фосфорилирования при участии ЦПЭ. При окислительном дезаминировании глутамата в печени и других органах также образуется NADH еще 3 моль АТФ образуется путем окислительного фосфорилирования.
(2 версия схемы)
Основные функции орнитинового цикла:
включение N аминокислот в мочевину, которая экскретируется и предотвращает накопление токсичного NH3.
синтез частично-заменимой аминокислоты аргинина.
Гипераммониемии Гипераммониемия – это повышенное содержание NH3 в крови. Причины гипераммониемии: заболевания печени (гепатит, цирроз) или наследственный дефект ферментов орнитинового цикла. 5 основных типов гипераммониемий связаны с наследственным дефектом одного из 5 ферментов орнитинового цикла:
гипераммониемия I типа – дефект фермента: карбамоилфосфатсинтетазы I;
гипераммониемия II типа – дефект фермента: орнитинкарбамоилтрансферазы;
цитруллинемия – дефект фермента аргининосукцинатсинтетазы;
аргининосукцинатурия – дефект фермента аргининосукцинатлиазы;
гипераргининемия – дефект фермента аргиназы.
При всех этих болезнях наблюдается накопление метаболитов, предшествующих ферментному блоку, а также значительное накопление в крови NH3.
Пути обмена безазотистого остатка аминокислот В ходе катаболизма от аминокислоты отщепляется аминогруппа в виде NH3 и образуется безазотистый остаток – как правило: кетокислота. Далее безазотистый остаток аминокислот превращается в один из 6 метаболитов, вступающих в ОПК: пируват, ацетил-KoA, α-кетоглутарат, сукцинил-KoA, фумарат, оксалоацетат. По судьбе безазотистого остатка все аминокислоты делятся на 3 группы: Гликогенные: безазотистый остаток аминокислоты может включаться в глюконеогенез. Кетогенные: безазотистый остаток аминокислоты превращается в Ацетил-KoA или ацетоацетат и может использоваться в синтезе кетоновых тел. Или сгорает в цикле Кребса до CO2. Смешанные (глико-кетогенные): распадаются на 2 продукта. Один включается в глюконеогенез, 2 может использоваться в синтезе кетоновых тел. Чисто кетогенных аминокислот всего 2: лейцин и лизин. Смешанные аминокислоты: изолейцин, триптофан, фенилаланин, тирозин. Все остальные аминокислоты: чисто гликогенные.
Выделяют 5 анаплеротических реакций (путей включения аминокислот в глюконеогенез):
через пируват;
через α-кетоглутарат;
через сукцинил-KoA;
через Фумарат;
через Оксалоацетат
Синтез заменимых аминокислот В организме человека может синтезироваться 8 заменимых аминокислот: Ала, Про, Гли, Сер, Асн, Асп, Глн, Глу. Сначала из глюкозы образуется α-кетокислота – углеродный скелет. Затем в α-кетокислоту вводится α-аминогруппа в результате реакций трансаминирования: Глутамат:
α
Аланин:
α
Аспартат:
α
Глутамин: Синтезируется из глутамата под действием глутаминсинтетазы:
Аспарагин: Синтезируется из аспартата и глутамина под действием аспарагинсинтетазы:
Серин образуется из 3-фосфоглицерата – промежуточного продукта гликолиза. Глицин синтезируется из серина. Пролин синтезируется из глутамата: Глутамат → -Полуальдегид глутамата → Пролин Частично заменимые аминок-ты: Аргинин образуется в орнитиновом цикле.
Гистидин синтезируется из АТФ и рибозы. Условно заменимая аминок-та Цистеин образуется из серина и метионина.
перейти в каталог файлов
| Образовательный портал
Как узнать результаты егэ
Стихи про летний лагерь
3агадки для детей |