Обмен Фенилаланина и Тирозина
Фенилаланин – незаменимая аминокислота.
Используется в организме только в 2-х процессах:
Субстрат для синтеза белков и превращается в тирозин.
! Превращение Фен в Тир необходимо в 1 очередь для удаления избытка Фен, т.к. его высокие концентрации токсичны для клеток.
В Тир превращается 90% Фен:
Превращение Фен в Тир – это 1-ая реакция основного пути метаболизма Фен.
Все дальнейшие превращения в организме происходят уже с Тир.
При нарушении протекания реакции превращения Фен в Тир возникает заболевание – фенилкетонурия (фенилпировиноградная олигофрения).
Из-за невозможности превращения Фен в Тир, катаболизм фенилаланина протекает по альтернативному пути:
При этом в крови и моче повышается содержание фенилаланина и метаболитов альтернативного пути: фенилпирувата, фениллактата, фенилацетата и др.
Симптомы: Резкое нарушение умственного и физического развития, судорожный синдром, «мышиный» запах.
Также встречается: нарушение пигментации кожи.
Фен и его производные, при их избытке, оказывают токсическое действие на клетки мозга, поскольку:
ограничивают транспорт Тир и Три через гематоэнцефалический барьер и тормозят синтез нейромедиаторов (дофамина, норадреналина, серотонина).
Без лечения больные фенилкетонурией не доживают до 30 лет.
Заболевание наследуется по аутосомно-рецессивному типу.
Выделяют 2 формы фенилкетонурии:
Классическая фенилкетонурия:
Причина: наследственный дефект фермента фенилаланингидроксилазы.
Частота заболевания: 1 случай на
10000 новорожденных.
Вариантная фенилкетонурия:
(коферментзависимая гиперфенилаланинемия)
Причина: мутации в генах, контролирующих метаболизм H4-биоптерина.
Встречается: 1-2 случая на
1 млн. новорожденных.
H4-биоптерин необходим для гидроксилирования не только Фен, но и Тир и Три, поэтому, при этой форме заболевания нарушен метаболизм всех 3 аминокислот, а также синтез многих нейромедиаторов.
При этой форме заболевания возникают тяжелые неврологические нарушения и ранняя смерть.
Лечение фенилкетонурии: диета, с почти полным исключением из пищи фенилаланина.
! Начинать: сразу после рождения ребенка.
Для диагностики фенилкетонурии определяют концентрацию фенилаланина и патологических метаболитов в крови и моче больного.
В генетической консультации, для выявления гетерозиготного носителя заболевания, используют тест толерантности к фенилаланину:
Разработаны специальные схемы скрининга для выявления новорождённых детей с ФКУ.
В настоящее время для выявления мутантного гена фенилаланингидроксилазы у гетерозиготных носителей ФКУ, используют также ПЦР-диагностику.
Особенности обмена тирозина в разных тканях
Кроме использования в синтезе белков, Тир в разных тканях используется для синтеза многих биологически-активных соединений.
Катаболизм Тир до конечных продуктов происходит в печени.
Катаболизм Тирозина в печени:
В печени происходит катаболизм Тир до конечных продуктов:
Ф ерменты: 1 – тирозинаминотрансфераза (кофермент: ПФ);
2 – п-гидроксифенилпируватдиоксигеназа (кофакторы: вит. C и Fe2+);
3 – диоксигеназа гомогентизиновой кислоты (кофакторы: вит. C и Fe2+);
4 – фумарилацетоацетатгидролаза.
При наследственном дефекте гена фермента диоксигеназы гомогентизиновой кислоты возникает заболевание – Алкаптонурия («чёрная моча»).
При этом заболевании с мочой выделяется большое количество гомогентизиновой кислоты.
При её окислении O2 воздуха образуются алкаптоны – темные пигменты.
Симптомы: 1) Моча приобретает черный цвет (у грудных детей – темные пятна на пеленках);
Охронозы – черные пятна в хрящах. (Очень часто: на кончике носа и мочках ушей);
Артриты – из-за отложения алкаптонов в суставах.
Частота заболевания: 2-5 случаев на
1 млн. новорожденных.
Заболевание наследуется по аутосомно-рецессивному типу.
Диагностических методов выявления гетерозиготных носителей – не найдено.
Превращение тирозина в меланоцитах.
В меланоцитах (пигментных клетках) Тир превращается в темные пигменты – меланины:
При наследственном дефекте гена фермента тирозиназы возникает заболевание – Альбинизм.
Симптомы: отсутствие пигментации кожи и волос.
У больных часто снижена острота зрения, возникает светобоязнь.
Длительное пребывание под открытым солнцем приводит к раку кожи.
Частота заболевания: 1 случай на
20 000 человек.
Превращение тирозина в надпочечниках и нервной ткани (синтез катехоламинов).
В мозговом веществе надпочечников и нервной ткани из тирозина синтезируются катехоламины (дофамин, норадреналин и адреналин):
Дофамин и норадреналин – нейромедиаторы разных отделов головного мозга.
Участвуют в синаптической передаче нервных импульсов.
Адреналин – гормон широкого спектра действия, регулирующий энергетический обмен, работу сердечно-сосудистой системы и др.
С нарушением синтеза катехоламинов связано несколько заболеваний:
Болезнь Паркинсона (Паркинсонизм)
Возникает из-за недостаточности дофамина в черной субстанции мозга.
Причины: снижение активности фермента ДОФА-декарбоксилазы, реже – тирозингидроксилазы.
Основные симптомы: тремор (непроизвольное дрожание), акинезия (скованность движений), ригидность (напряжение мышц).
Паркинсонизм – одно из самых распространенных неврологических заболеваний у людей старше 60 лет.
Лечение: Т.к. дофамин не проходит через гематоэнцефалический барьер, то для лечения Паркинсонизма используют:
Заместительная терапия: препараты-предшественники дофамина (производные ДОФА) – леводопа, мадопар, наком и др.
Подавление инактивации дофамина: ингибиторы МАО (депренил, ниаламид, пиразидол и др.).
Различные депрессивные состояния часто связаны со снижением в нервных клетках содержания дофамина и норадреналина.
Шизофрения
Одна из причин шизофрении – гиперсекреция дофамина в височной доле мозга.
Превращение тирозина в щитовидной железе
В щитовидной железе из Тир синтезируются и выделяются гормоны йодтиронины – тироксин (тетрайодтиронин) и трийодтиронин.
По химической структуре йодтиронины – это конденсированные йодированные остатки тирозина:
При нарушении синтеза йодтиронинов возникает гипотиреоз.
Причины гипотиреоза: 1) наследственный дефект ферментов, участвующих в синтезе йодтиронинов.
(болезни: микседема (слизистый отёк), кретинизм);
удаление щитовидной железы при базедовой болезни;
недостаток йода в пище и воде в регионе (болезнь: эндемический зоб).
Декарбоксилирование аминокислот. Биогенные амины.
Большую роль в организме человека играют непептидные производные аминокислот – биогенные амины.
Многие биогенные амины образуются при декарбоксилировании аминокислот и их производных.
Реакции декарбоксилирования – это реакции отщепления α-карбоксильной группы.
Реакции декарбоксилирования – необратимые.
Р-ции декарбоксилирования катализируют ферменты – декарбоксилазы (Ko: ПФ):
Синтез биогенных аминов.
Синтез серотонина:
Серотонин – нейромедиатор проводящих путей.
Синтезируется из триптофана в надпочечниках, ЦНС и в небольших количествах в слюнных железах (См. схему синтеза серотонина из Три выше).
Серотонин — биологически активное вещество широкого спектра действия.
Стимулирует сокращение гладкой мускулатуры, перистальтику кишечника, оказывает сосудосуживающее действие, регулирует артериальное давление, температуру тела, дыхание, обладает антидепрессантным свойством («гормон удовольствия») и др.
В эпифизе (шишковидной железе) и ряде других тканей серотонин может превращаться в гормон мелатонин.
Мелатонин регулирует суточные биоритмы организма человека, обладает мощным антиоксидантным действием, защищает организм от рака, повышает иммунитет и др.
Синтез ацетилхолина:
Синтезируется в нервной ткани из серина:
Ацетилхолин – один из важнейших возбуждающих нейромедиаторов вегетативной нервной системы.
Синтез -аминомасляной кислоты (ГАМК):
ГАМК образуется в нервных клетках в ходе декарбоксилирования глутамата:
ГАМК – основной тормозной медиатор высших отделов мозга.
ГАМК увеличивает проницаемость постсинаптических мембран для ионов K+, что вызывает торможение нервного импульса. Повышает дыхательную активность нервной ткани, улучшает кровоснабжение головного мозга.
Синтез гистамина:
Гистамин образуется при декарбоксилировании гистидина в тучных клетках соединительной ткани:
Функции гистамина:
стимулирует секрецию желудочного сока, слюны, т.е. является пищеварительным гормоном;
повышает проницаемость капилляров, вызывает отеки, снижает артериальное давление (но увеличивает внутричерепное давление, вызывает головную боль);
сокращает гладкую мускулатуру легких, вызывает удушье;
участвует в формировании воспалительной реакции – вызывает расширение сосудов, покраснение кожи, отечность ткани;
вызывает аллергическую реакцию;
выполняет роль нейромедиатора;
является медиатором боли.
Инактивация биогенных аминов.
2 основных способа инактивации биогенных аминов и некоторых гормонов:
Метилирование с участием SAM под действием метилтрансфераз.
Таким способом могут инактивироваться различные биогенные амины, но чаще всего адреналин и гистамин:
Метилированные производные биогенных аминов обычно теряют биологическую активность, в печени подвергаются конъюгации с глюкуроновой или серной кислотой и выводятся из организма или же окисляются МАО.
Окисление ферментами моноаминооксидазами при участии кофермента FAD.
Таким путем чаще происходит инактивация дофамина, норадреналина, серотонина, ГАМК.
При этом происходит окислительное дезаминирование биогенных аминов с образованием альдегидов, а затем соответствующих кислот, которые хорошо растворимы в воде и выводятся почками:
 перейти в каталог файлов
| Образовательный портал
Как узнать результаты егэ
Стихи про летний лагерь
3агадки для детей |
Скачать 3.38 Mb.