Презентация на тему "ОБМЕН БЕЛКОВ. ОБЩИЕ ПУТИ ОБМЕНА АМИНОКИСЛОТ"

Содержание

• 
  Слайд 1

  ОБМЕН БЕЛКОВ. ОБЩИЕ ПУТИ ОБМЕНА АМИНОКИСЛОТ

  Кафедра биологической химии

• 
  Слайд 2

  Значение знаний путей обмена аминокислот

  Из аминокислот построены белки; Из аминокислот синтезируются многие биологически активные соединения; Нарушение обмена аминокислот лежат в основе патогенеза многих приобретенных и врожденных заболеваний; Широкое использование определения содержания аминокислот, промежуточных и конечных продуктов в биологических жидкостях для диагностических целей; Используются как лекарственные препараты.

• 
  Слайд 3
  

  Белки пищи – 100г/сутки Фонд свободных аминокислот 35г Белки тканей Синтез-500г/сут Синтез заменимых аминокислот Полиамины Гормоны Карнитин Креатин Нуклеотиды и т.п. Биогенные амины α - кетокислоты АТФ Н2О СО2 Мочевина ЦТК NH3 СО2 Глюкоза Источники и пути использования аминокислот в организме Азотсодержащие белковые соединения Экскреция Гем

• 
  Слайд 4
  

  Показателем состояния белкового и аминокислотного обмена является азотистый баланс Азотистый баланс – разница между количеством азота, поступающим с пищей, и количеством азота выделяемого почками в виде мочевины и аммонийных солей.

• 
  Слайд 5
  

  Положительный (количество выделяемого азота меньше поступающего) – у детей, выздоравливающих больных после тяжелой болезни, лактация, при обильном белковом питании, начальная стадия новообразования; Виды азотистого баланса Отрицательный (количество выделяемого азота больше поступающего) – при тяжелых заболеваниях, голодании, старении, распаде опухоли, малобелковое или неполноценное питание; Равный нулю (азотистое равновесие)– у здоровых взрослых людей при нормальном питании.

• 
  Слайд 6
  

  Полноценный белок: 1. набор незаменимых аминокислот; 2. соотношение аминокислот должно быть близким к их соотношению в белках человека.

  1.Заменимые– Ала, Асп, Асн, Глу, Глн, Про, Гли, Сер – синтезируются в необходимых количествах в организме; 3. Частично заменимые – Гис, Арг– синтезируются в организме очень медленно, в количествах не покрывающих потребностей организма, особенно в детском возрасте; 2. Незаменимые – Вал, Лей, Иле, Мет, Фен, Три, Лиз, Тре– не синтезируются в организме; 4. Условно заменимые – Цис, Тир – синтезируются из незаменимых аминокислот Мет и Фен (соответственно).

• 
  Слайд 7

  Переваривание белков в ЖКТ

  БЕЛКИ ПИЩИ Полипептиды Олигопептиды и аминокислоты АМИНОКИСЛОТЫ Аминопептидаза Дипептидаза Трипептидаза Трипсин Химотрипсин Эластаза Карбоксипептидаза А, В Пепсин HCI Клетки тонкой кишки Кровь Всасывание Желудок рН 1,5 – 2,0 Тонкая кишка рН 8,0 Печень Ткани Поджелудочная железа

• 
  Слайд 8

  Переваривание белков (желудок)

  Пепсиноген Пептид ПЕПСИН Олигопептиды Желудок рН 1,5 – 2,0 HCI (медленно) Пепсин (быстро) Белок H2N СH С NH Глу Асп Тир Фен СH R С O O СООН

• 
  Слайд 9
  

  Переваривание белков (тонкий кишечник) Трипсиноген Пептид ТРИПСИН Энтеропептидаза (медленно) Трипсин (быстро) Пептид Пептид Пептид ХИМОТРИПСИН КАРБОКСИПЕП- ТИДАЗА А, В Химотрипсиноген Прокарбокси- пептидаза А, В ЭЛАСТАЗА Проэластаза

• 
  Слайд 10
  

  Переваривание белков в кишечнике Белок Аминокислоты Дипептиды Трипептиды Аминокислоты Всасывание Аминопептидаза Дипептидаза Трипептидаза H2N CH – C – NH – CH – C – NH – CH – C – NH – CH – C – NH – CH – C – NH – CH – C – NH – CH – C – NH – CH – COOH O O O O O O O R Лиз Арг Фен Тир Три Ала Гли Лиз Арг Ала Вал Лей Иле А В H2О Трипсин H2О Химотрипсин H2О Эластаза H2О Карбоксипептидаза А, В Тонкая кишка рН 8,0

• 
  Слайд 11

  Мембранный транспорт аминокислот

  Осуществляется 5 транспортными системами (белки-переносчики) с затратой энергии: Аминокислоты с нейтральными радикалами. С нейтральными разветвленными радикалами (лей, илей, вал). С катионным радикалом (лиз, арг). С анионным радикалом (глу, асп); Иминокислоты (про, опро). Переносчики аминокислот 1-й, 5-й групп и мет являются натрий-зависимыми

• 
  Слайд 12
  

  Промежуточный обмен АМК в тканях. катаболизм анаболизм Распад до конечных продуктов обмена Биосинтез заменимых АМК, образование биологически активных соединений

• 
  Слайд 13
  

  Пути обмена АМК общие индивидуальные трансаминирование декарбоксилирование дезаминирование

• 
  Слайд 14

  Общие пути катаболизма аминокислот

  Аминокислота Декарбоксилирование СО2 Амины NH3 Дезаминирование Переаминирование α-кетокислоты

• 
  Слайд 15
  

  R аминокислота О=С-СООН R α-кетокислота ОПК NH3 аммиак Мочевина Синтез аминокислот Аммонийные соли Экскреция Глюкоза (глюконеогенез ) Кетоновые тела (кетогенез) Окисление до СО2 и Н2О Дезаминирование – отщепление α-аминогруппы в виде молекулы аммиака (кроме лизина и пролина) H2N-CH-COOH Основные этапы катаболизма аминокислот

• 
  Слайд 16

  Доказано существование 4 типов дезаминирования АМК

  R СН СООН NН2 +2Н R СН2 СООН NН3 + 1. Восстановительное дезаминирование 2. Гидролитическое дезаминирование R СН СООН NН2 +Н2О R СН СООН ОН NН3 +

• 
  Слайд 17
  

  4. Окислительное дезаминирование R СН СООН NН2 +1/2О2 R С СООН О NН3 + R СН СООН NН2 СН2 NН3 + 3. Внутримолекулярное дезаминирование R СН СООН СН

• 
  Слайд 18
  

  1. Прямое: 1.1. Окислительное (ГЛУ); 1.2. Неокислительное (СЕР, ТРЕ, ГИС, ЦИС); 2. Непрямое (все остальные аминокислоты) 2.1. Окислительное (трансдезаминирование) 2.2. Неокислительное Виды реакции дезаминирования

• 
  Слайд 19
  

  COOH (CH2) 2 CH-NH2 COOH НАD+ НАDH+Н+ + NH3 COOH (CH2) 2 C=NH COOH Прямое окислительное дезаминирование COOH (CH2)2 C=O COOH H2О H2О Глутамат Глутаматдегидрогеназа α-кетоглутарат рРРРРРРр Реакция идет в митохондриях клеток многих тканей, наиболее активно – в печени.

• 
  Слайд 20
  

  H2O CH2-SH CH-NH2 COOH CH3 C=O COOH L - Цистеин Пируват Прямое неокислительное дезаминирование H2S NH3

• 
  Слайд 21
  

  N NH -CH2-CH-COOH NH2 NH3 N NH -CH=CH-COOH гистидаза Прямое неокислительное дезаминирование Гистидин Уроканиновая кислота

• 
  Слайд 22
  

  H2O CH2 C-NH2 COOH CH3 C=NH COOH +NH3 CH2-OH CH-NH2 COOH CH3 C=O COOH Серин ПФ H2O Пируват Треонин CH3 CH-NH2 CН-OH COOH CH3 C-NH2 CН COOH CH3 C=NH CН2 COOH CH3 C=О CН2 COOH + NH3 H2O H2O α - кетобутират ПФ Прямое неокислительное дезаминирование

• 
  Слайд 23
  

  Непрямое окислительное дезаминирование α - кетоглутарат Аминокислота α - кетокислота глутамат глутаматдегидрогеназа НАD+ НАDH+Н+ 1 2 NH3 аминотрансфераза

• 
  Слайд 24

  Непрямое неокислительное дезаминирование(для мышечной ткани и мозга)

  Асп α-кетокислота Аминокислота α-КГ Глу Оксалоацетат Малат Фумарат АМФ Инозинмонофосфат NH3

• 
  Слайд 25

  Реакция трансаминирования аминокислот

  Трансаминирование – реакция переноса аминогруппы с аминокислоты (донор) на α-кетокислоту (акцептор) с образованием новой α-кетокислоты и аминокислоты R1 CH-NH2 COOH + R2 C=O COOH Аминтранс- фераза Пиридоксаль- фосфат (В6) R1 C=O COOH + R2 CH-NH2 COOH Аминокислота α-кетокислота α-кетокислота Аминокислота Асп Ала + + α-кетоглутарат α-кетоглутарат Аст Алт Оксалоацетат Пируват + + Глу Глу

• 
  Слайд 26
  

  Реакции трансаминирования выполняют важные физиологические функции: из α-кетокислот синтезируются аминокислоты, необходимые для жизнедеятельности клеток; происходит перераспределение аминного азота в тканях и органах; начинается катаболизм большинства аминокислот – первая стадия непрямого дезаминирования.

• 
  Слайд 27
  

  Декарбоксилирование– отщепление α-карбоксильной группы, с образованием СО2 и биогенных аминов. R COOH H C NH2 Аминокислота R CН2 Декарбоксилаза ПФ CO2 В процессе декарбоксилирования аминокислот синтезируются нейромедиаторы( серотонин, дофамин, ГАМК),гормоны(норадреналин, адреналин), регуляторные факторы местного действия (гистамин). Биогенный амин NH2

• 
  Слайд 28

  Биологическая роль и предшественники некоторых биогенных аминов

  Н3С – С = О СН2 СН2 O (СН3)3 НO СН2 СН2 NН2 НO НO (СН2)2 NН2 СН2 СН2 СН2 СOOН NН2 СН2 СН2 NН2 НN N

• 
  Слайд 29
  

  N NH СООH СH СH2 NH2 СО2 NH2 СH2 СH2 Гистидин Гистамин N NH Глутамат ГАМК ГлутаматдекарбоксилазаПФ Гистидиндекарбоксилаза ПФ Декарбоксилирование гистидина, глутамата и триптофана Триптофан Серотонин ДекарбоксилазаПФ

• 
  Слайд 30
  

  Обезвреживание аммиака в тканях

• 
  Слайд 31
  

  Источники и способы обезвреживания аммиака в разных тканях Аммиак Нуклеотиды Биогенные амины Аминокислоты Синтез мочевины (~25г\сут) Синтез глутамина- амидирование Образование аланина Образование глутамата – восстановитель- ноеаминирование Образование аммонийных солей (~ 0,5г\сут) Печень Мышцы, мозг и другие ткани Мышцы, кишечник Почки Мозг Гниение белков

• 
  Слайд 32
  

  COOH (CH2)2 CH – NH2 COOH CO – NH2 (CH2)2 CH – NH2 COOH Глутамат NH3 АТФ АДФ + Р1 Глутаминсинтетаза Глутамин Обезвреживание аммиака – реакция амидирования Происходит во всех тканях организма, фермент обладает высоким сродством к аммиаку. Глутамин- нейтральная аминокислота, поступает из тканей в кровь в больших количествах. Основные поставщики глутамина мышцы и мозг. Из крови глутамин поглощается почками и клетками кишечника.

• 
  Слайд 33
  

  Эта реакция идет с незначительной скоростью , фермент используется для непрямого дезаминирования аминокислот. α-Кетоглутарат глутаматдегид-рогеназа Глутамат NH3 Восстановительное аминированиеα-кетоглутарата (происходит в основном в мозге)

• 
  Слайд 34
  

  Образование аланина (глюкозо-аланиновый цикл) α-Кето- глутарат Глутамат Аминокислоты Кетокислоты Аланин Аланин Оксалоацетат Малат Пируват Пируват α-Кетоглутарат Глутамат Аспартат Орнитино-вый цикл Фумарат NH3 Глюкоза Глюкоза Гликолиз Глюконеогенез Мочевина Мышцы и другие ткани Кровь Печень

• 
  Слайд 35
  

  Образование аммонийных солей Глутамин Глутаминаза Глутамат NH3 H+ А- Анионы(Cl-,SO4) 2- NH4A Аммонийные соли Экскреция Почки H2О Глутамат дегидрогеназа NH3 α-Кетоглутарат ОПК H+ H+ + Эта реакция важна как механизм регуляции кислотно-щелочного баланса в организме. Синтез глутаминазы почек индуцируется при ацидозе, образующийся аммиак нейтрализует кислые продукты обмена и в виде аммонийных солей экскретируется с мочей.

• 
  Слайд 36
  

  ГЛУТАМИН Белки Пурины Пиримидины Аспарагин Аминосахара Глюкоза Биологическая роль глутамина

• 
  Слайд 37
  

  Экскреция конечных продуктов азотистого обмена почками при нормальном белковом питании

• 
  Слайд 38
  

  NH (СН2)3 НС NH2 СООН NH2 C=O Цитруллин Орнитин Pi 2 Орнитинкарбамоилтранфераза Биосинтез мочевины - орнитиновый цикл 1 Карбамоилфоcфат – синтетазаI CO2 NH3 2АТФ 2Pi + 2АДФ H2O NH2 C=O O P Карбамоилфоcфат Печень Митохондрия (матрикс) NH2 (СН2)3 НС NH2 СООН

• 
  Слайд 39
  

  NH2 C=O NH2 Аргиназа H2O NH (СН2)3 НС NH2 СООН NH2 C=NH Аргинин Кровь Почки Аргининсукцинатлиаза РP + АДФ АТФ NH2 CН CН2 СООН СООН Аспартат Аргинино- сукцинат- синтетаза NH (СН2)3 НС NH2 СООН NH2 C=N CН CН2 СООН СООН Аргининосукцинат CН CН СООН СООН Фумарат ЦТК 3 5 4 Мочевина Биосинтез мочевины - орнитиновый цикл

• 
  Слайд 40
  

  Заболевания печени (гепатит, цирроз) или наследственный дефект ферментов обезвреживания аммиака могут вызвать повышение содержания аммиака в крови – гипераммониемию Известно 5 наследственных заболеваний, обус-ловленных дефектом 5 ферментов орнитинового цикла: ГипераммониемияI и II типа Цитруллинемия Аргиносукцинатурия Гипераргининемия Гипераммониемия

• 
  Слайд 41
  

  При увеличении концентрации аммиака в 8 – 10раз (до 0,6 ммоль/л) проявляется его токсическое действие. Наблюдаются: Головокружение; Тошнота; Рвота; Судорожные припадки с потерей сознания. Наследственные формы гипераммониемии приводят к отставанию в умственном развитии детей Гипераммониемия

• 
  Слайд 42
  

  Образование большого количества NH4+может привести к сдвигу рН крови в щелочную сторону (алкалозу). Алкалоз отрицательно сказывается на транспорте О2 в ткани гемоглобином, в результате чего возникают гипоксические явления и низкоэнергети-ческое состояние в клетках, прежде всего головного мозга. Высокое содержание NH3в тканях снижает количество α-кетоглутарата, так как он связывает избыток аммиака и превращается в глутамат. Это вызывает угнетение обмена аминокислот (трансамини-рования) и ЦТК (гипоэнергетическое состояние) Токсичность аммиака

• 
  Слайд 43
  

  Гипераммониемия усиливает синтез глутамина из глутамата в нервной ткани. Содержание глутамата снижается, что приводит к подавлению синтеза основного тормозного медиатора γ-аминомасляной кислоты (ГАМК) под действием глутаматдекар-боксилазы: Токсичность аммиака ГАМК + СО2 Глутамат В результате происходит повышение нервно-мышечной возбудимости и возникают судороги.

• 
  Слайд 44
  

  Судорожные припадки могут быть также следст-вием подавления работы Na+, K+-АТФаз, нарушения трансмембранного переноса ионов Na+и K+ и про-ведения нервных импульсов. Для снижения концентрации NH3в крови и облегчения состояния больных рекомендуется мало-белковая диета и введение метаболитов орнитино-вого цикла (аргинин, цитруллин, глутамат). Токсичность аммиака

• 
  Слайд 45
  

  Орнитиновый цикл Кровь NH3 СО2 2АДФ 2АТФ Карбамоилфосфат NADH NAD+ α-Кетоглутарат Глутамат Аминокислота1 Кетокислота1 Орнитин Цитруллин МОЧЕ- ВИНА Аргинин Аргининсукцинат АМФ АТФ Аспартат Фумарат Малат Оксалоацетат Пируват α-КГ Глутамат Аланин NADH NAD+ 1 2 3 4 5 ЦТК Цикл регенерации аспартата, сопряженный с орнитиновым циклом АМК Кето- к-та

• 
  Слайд 46

  Биосинтез заменимых аминокислот

  Пируват Ацетил КоА Цитрат Оксалоацетат Изоцитрат α – Кетоглутарат Сукцинат – КоА Сукцинат Фумарат Малат ЦТК Фосфоглицерат Глюкоза СО2 Серин Аланин Цистеин Глицин S Метионин Глутамат Глутамин АргининПролин Аспартат Аспарагин