Индивидуальные пути обмена аминокислот (2 занятие)

1.

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ПУТИ
ОБМЕНА АМИНОКИСЛОТ
(2 ЗАНЯТИЕ)

2. ПЛАН ЛЕКЦИИ

1. Биологическая роль фенилаланина и
тирозина в разных тканях.
2. Врождённые нарушения обмена
фенилаланина и тирозина.
3. Обмен и биологическая роль
моноаминдикарбоновых аминокислот (глу,
асп).
4. Обмен и его врождённые нарушения
аминокислот с разветвленной углеродной
цепью (вал, лей, илей).

3.

Аспарагиновая кислота – моноаминодикарбоновая
кислота, заменимая, глюкогенная.
CООH
CH2
N CH3
COOH
1. Участвует в обезвреживании аммиака с
образованием аспарагина (связывает
аммиак в 10 раз меньше, чем глутамин).
Асн входит в полипептидную цепь (в
геноме есть триплет).
2. При дезаминировании превращается в
ЩУК.
Два источника ЩУК:
а)асп (энергонезависимый путь);
б)карбоксилирование
пирувата
(энергозависимый путь);
Без ЩУК не идет ЦТК, невозможен для многих веществ
путь превращения в глю, т.е. глюконеогенез.

4.

3. Асп – основа для синтеза пиримидиновых оснований.
Обезвреживание аммиака связано с
O
синтезом пиримидиновых оснований.
HN
O
4. Асп
NH
источник а - и β - аланина
синтез карнозина и анзерина
В других тканях таких дипептидов мало, нужны для
функционирования мышечной ткани и повышения
физической работоспособности.

5.

Глутаминовая кислота
заменимая, глюкогенная.
–
моноаминодикарбоновая,
1. Необходима для трансдезаминирования аминокислот:
CООH
CООH
CH2
CH2
Глутаматдегидрогеназа
CH2
CH2
HC
NH2
COOH
C
O
COOH

6.

2. Связывает аммиак в нервных клетках, прямо на месте, по
мере образования.
CООH
CОNH2
CH2
CH2
CH2
HC
+
NH2
COOH
NH3
+
CH2
АТФ
АДФ + Фн
HC
NH2
COOH
Глн
Глн входит в полипептидную цепь белка, это продукт
обезвреживания аммиака.

7.

CОNH2
CОOH
CH2
CH2
H2O
CH2
HC
CH2
HC
NH2
Это процесс сохранения
кислотно – щелочного
равновесия.
NH2
NH3 + H+
COOH
COOH
Na+
NH4+
NH4+
Основной щелочной эквивалент Na+, его нельзя терять с
мочой. Na+ реабсорбируется, процесс регулируется
гормонально. Вместо Na+ выводиться NH4+ .

8.

Глутамат является возбудительным медиатором, в
процессе метаболизма превращается в тормозные
нейромедиаторы
CОOH
CH2
глутаматдекарбоксилаза
CH2
HC
NH2
COOH
ГЛУ
CОOH
CОOH
CОOH
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
H2C NH2
NH3
C
O
H
ГАМК
Янтарный
полуальдегид
H2C OH
ГОМК

9.

3. Глутамин является возбудительным медиатором, в
процессе метаболизма превращается в тормозной
медиатор.
CОOH
CH2
глутаматдекарбоксилаза
CH2
HC
NH2
CОNH2
CОNH2
CОNH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
H2C NH2
COOH
ГАМК
NH2
C
O
H
H2C OH
ГОМК

10. Обмен дикарбоновых аминокислот (глу, асп – заменимые, гликогенные)

Белок ( до 25% активные
центры)
Обезвреживание
NH3 (синтез глутамина)
Общие
пути обмена
аминокислот
Нейромедиаторы
ГЛУ
Гис, Про
α - КГ
Глю
α, β - АЛА
Обезвреживание
NH3 (цикл мочевины)
Оксалоацетат
АСП
Пиримидиновые
основания
Глюкозамины
Кислые
мукополисахариды
ГЛН
АСН
Пуриновые
основания

11. Биологическая роль γ-аминомасляной кислоты (ГАМК)

1.
2.
3.
ГАМК – увеличивает проницаемость
постсинаптических мембран для ионов
К+, что вызывает торможение
нервного импульса;
Повышает дыхательную активность
нервной ткани;
Улучшает кровоснабжение головного
мозга.

12.

Роль аргинина и орнитина в синтезе
биологически активных молекул
Обмен аминокислоты аргинина связан с
реакциями орнитинового цикла, которые можно
рассматривать как путь синтеза аргинина. Под
действием аргиназы в цикле происходит распад
аргинина на орнитин и мочевину.

13.

Фенилаланин – незаменимая аминокислота, так
как в клетках человека не синтезируется ее
бензольное кольцо, гликокетогенная.
Тирозин – условнозаменимая аминокислота,
может синтезироваться из фенилаланина,
гликокетогенная.

14. Биологическая роль фенилаланина и тирозина

Катехоламины
ФЕНИЛАЛАНИН
ТИРОЗИН
Белки
Иодтиронины
Дофамин
Норадреналин
Адреналин
Меланины
Тироксин
Трииодтиронин
Нервная ткань
Надпочечники
Кожа
Волосы
Радужная
оболочка глаз
Щитовидная
железа
ОПК
Ацетоацетат
Глюкоза
Печень

15. Альтернативные пути катаболизма фенилаланина

СН2 – СН – СООН
NН2
Фенилаланин
α - КГ
ПФ
Глу
NADH+H+
NAD+
СН2 – С – СООН
СН2 – СН – СООН
О
ОH
Фениллактат
Фенилпируват
NAD+
H2O
NADH+H+
СО2
Глн
СН2 – СООН
Фенилацетат
СН2 – С – NH – CH –СООН
О
H2O
Фенилацетилглутамин
Кровь
СН2
СН2
СОNН2
Почки

16.

1
CH2
CH
HO
COOH
CH2
CH
COOH
NH2
NH2
Фенилаланин
Тирозин
OH
OH
2
CH2
C
COOH
O2
3
CO2
OH
O
CH2
COOH
O
CH3
CH
CH
O
O2
Гомогентизиновая
кислота
n-гидроксифенилпируват
HOOC
COOH
CH2
+
COOH
Фумарилацетоацетатная
кислота
COOH
Фумарат
Катаболизм тирозина в печени
C
CH2
COOH
O
Ацетоацетат

17.

Синтез катехоламинов
OH
OH
OH
OH
OH
O2
2
3
1
CO2
тирозиназа Fe2+
CH2
CH
CH2
COOH
CH
COOH
CH2
NH2
NH2
CH2
ДОФА
Тирозин
Дофамин
OH
OH
OH
OH
4
CH
CH2
OH
NH2
Норадреналин
SAM
NH2
SAG
CH
OH
CH2
NH
CH3
Адреналин

18.

Кожа,мозг
Фенилаланин
печень
Пигмент меланин
Тирозин
Мозговой слой
надпочечников
печень
Нервная система
Адреналин
Норадреналин
Фенилпируват
Щитовидная
железа
Фенилацетат
Глюкоза
Кетоновые
тела
Тироксин

19.

Значение катехоламинов
ДОФамин – нейромедиатор среднего отдела мозга
1. часть
системы
«поощрения»,
вызывает
чувства
удовлетворения, стимулирует процессы мотивации и обучения
2. обеспечивает когнитивную деятельность – способность
выполнять мозговые функции (внимание, память, восприятие,
язык, исполнение)
НОРАДРЕНАЛИН
1. тормозный медиатор симпатической и центральной нервной
системы (некоторых отделов головного мозга);
2. возбуждающий медиатор в гипоталямусе;
3. регуляция гемодинамики сердечно-сосудистой системы.
АДРЕНАЛИН
1. гормон интенсивной физической работы, стресса, регулятор
основного обмена;
2. усиливает сокращение сердечной мышцы.

20.

Нарушение обмена ДОФамина
Болезнь Паркинсона – развивается при гипосекреции ДОФамина в черной субстанции мозга (в среднем
отделе мозга). Частота 1:200 среди людей старше 60 лет.
Тирозингидроксилаза
Тир
ДОФА
ДОФА-декарбоксилаза
ДОФамин
Дефект ферментов тирозингидроксилазы или
ДОФА-декарбоксилазы.
Основные симптомы заболевания: скованность
движений, ригидность (напряжение мышц), тремор
(непроизвольное дрожание).
Гиперсекреция ДОФамина в височной доле мозга
обнаруживается при шизофрении.

21.

Синтез меланинов (меланоциты)
Кожа
Волосы
Радужная
оболочка глаз
ОH
ОH
О2
Н2О
ОH
Тирозиназа (Cu2+)
CH2
CH
CH2
NH2
CООH
Тирозин
CH
NH2
CООH
ДОФА
Пигменты МЕЛАНИНЫ

22.

Синтез йодтиронинов (щитовидная железа)
2J-
1.
е
СН2
2. НО
J2 0
(фиксация и окисление)
СН
СООН
Тиреоглобулин
NН2
Тирозин
СН2
НО
СН
СО
NН2
(комплекс тир и тиреоглобулина)
J
J2
3.
НО
СН2
СН
СО
J2
3
НО
СН2
NН2
СН
NН2
Монойодтирозин
(3-йодтирозин)
J
3
НО
5
J
СН2
СН
NН2
Дийодтирозин
(3,5-дийодтирозин)
СО
СО

23.

Синтез трийодтиронина (Т3)
J
4.
НО
J
3
СН2
СН
СО
3
НО
NН2
Дийодтирозин
(3,5-дийодтирозин)
J
J
НО
3
3
О
5
СН2
J
Тиреоглобулин
СН
NН2
J
Монойодтирозин
(3-йодтирозин)
ала
СН2
5
Трийодтиронин (Т3)
СН
NН2
СО
СО

24.

Синтез тетрайодтиронина (тироксина, Т4)
J
5.
J
3
НО
5
СН2
СН
СО
NН2
J
NН2
J
3
5
СН
Дийодтирозин
(3,5-дийодтирозин)
J
J
СН2
5
J
Дийодтирозин
(3,5-дийодтирозин)
НО
3
НО
3
О
5
J
СН2
СН
СО
NН2
Тетрайодтиронин (тироксин, Т4)
Т3 – более активен
Т4 – синтезируется в 10 раз больше
Т3 : Т4 = 1 : 10
СО

25. Врожденные нарушения обмена ФЕН и ТИР

Белки (пищи и тканей)
Фенилаланингидроксилаза
Фен
Тирозинемия II
Тир
Фенилкетонурия
Фенилпируват
Фенилактат
Тирозиназа
(меланоциты)
Альбинизм
ДОФА
Тирозинаминотрансфераза
n- гидроксифенилпируват
n-гидроксифенилпируватдиоксигеназа
Фенилацетат
Меланины
Семейный гипотиреоз (кретинизм)
Гормоны
щитовидной
железы
Тирозинемия III
Гомогентизиновая к-та
Алкаптонурия
Диоксигеназа гомогентизиновой кислоты
Фумарилацетоацетат
Тирозинемия I
(тирозиноз)
Фумарилацетоацетатгидролаза
Фумаровая
Ацетоацетат

26.

Фенилкетонурия
(пировиноградная олигофрения)
Фенилкетонурия – наследственное заболевание, наследуется по
аутосомно-рецессивному типу, частота 1:10 тыс. новорожденных.
дефект фермента фенилаланингидроксилазы.
Фенилаланингидроксилаза
Фен
Тир
В печени здоровых людей около 10% фенилаланина превращается в
фениллактат и фенилацетилглутамат. При ФКУ в крови и моче
повышается содержание метаболитов альтернативного пути:
фенилпирувата, фенилацетата, фениллактата, которые токсичны для
мозга.
Концентрация фенилаланина повышается в крови в 20-30 раз (в
норме 1,0-2,0 мг/дл), в моче –в 100-300 раз по сравнению с нормой
(до 30 мг/дл). Концентрация фенилпирувата и фениллактата в моче
достигает 300-600 мг/дл при полном отсутствии в норме.

27.

Фенилкетонурия (ФКУ)
•Проявления ФКУ – нарушения умственного и физического развития,
судорожный синдром, нарушение пигментации. Больные не доживают до
30 лет. Большие концентрации фенилаланина ограничивают
транспорт тирозина и триптофана через гематоэнцефалический
барьер
и
тормозят
синтез
нейромедиаторов
(дофамина,
норадреналина, серотонина).
•Для выявления ФКУ разработана скрининг-программа (наличие простого
метода обнаружения, опасные последствия, частота не менее 1:20 тыс.,
есть способы предупреждения или лечения).
•Используют качественные и количественные методы обнаружения
патологических метаболитов в моче (фенилпируват, фениллактат),
определяют концентрацию фенилаланина в крови и моче.
•Лечение: содержание ребенка 10-12 месяцев на диете с малым
содержанием фен (не более 10-12 мг в сутки) с повышенным содержанием
тир. Прием глу, который быстро поступая в мозг в реакции
переаминирования переводит фенилпировиноградную кислоту в
фенилаланин.

28.

Альбинизм
Наследуется по аутосомно-рецессивному типу, частота
1:20 тыс. новорожденных.
Причина метаболического нарушения - врожденный
дефект тирозиназы, катализирующей превращение тирозина в
диоксифенилаланин в меланоцитах, что приводит к
нарушению синтеза пигментов меланинов.
Тирозиназа
( в меланоцитах)
Тир
ДОФА
Клинические проявления альбинизма – снижение до
отсутствия пигментации кожи, волос, снижение остроты
зрения, светобоязнь. Длительное пребывание таких больных
на солнце приводит к раку кожи.
Помощь – генетическая консультация.

29.

Алкаптонурия («черная моча»)
Наследуется по аутосомно-рецессивному типу, частота
встречаемости – 2-5 : 1 млн. новорожденных.
Причина заболевания - дефект диоксигеназы гомогентизиновой
кислоты.
Диоксигеназа гомогентизиновой кислоты
Гомогентизиновая к-та
Фумарилацетоацетат
С
мочой
выделяется
большое
количество
гомогентизиновой кислоты (до 0,5 г/сут), которая кислородом
окисляется с образованием темных пигментов алкаптонов.
Кроме
потемнения
мочи,
характерна
пигментация
соединительной ткани (охроноз) и артрит.

30.

Тирозинемии
Нарушения катаболизма тирозина в печени приводит к тирозинемии
и тирозинурии.
Различают 3 типа тирозинемии:
Тирозинемия 1 типа (тирозиноз). Причина – дефект фермента
фумарилацетоацетатгидролазы.
Фумарилацетоацетатгидролаза
Фумарилацетоацетат
Фумарат
Ацетоацетат
Клинические проявления у новорожденных – диарея,
рвота, задержка в развитии (накопление в крови и появление
в моче фумарилацетоацетата - проявление ацидоза).
Без лечения дети погибают в возрасте 5-8 месяцев из-за
развивающейся недостаточности печени. Для лечения используют диету
с пониженным содержанием тирозина и фенилаланина.

31.

Тирозинемии
Тирозинемия 2 типа (Синдром Рихнера –Ханхорта).
Причиной является дефект фермента тирозинаминотрансферазы.
Тирозинаминтрасфераза
Тирозин
n-гидроксифенилпируват
Для заболевания характерны: поражения глаз и кожи,
умеренная умственная отсталость, нарушения координация
движений.
В крови повышается концентрация тирозина и
фенилаланина.
При лечении назначают бедную белком диету и витамин С.

32.

Тирозинемии
Тирозинемия новорожденных – 3 типа (кратковременная).
n-гидроксифенилпируватдиоксигеназа
n-гидроксифенилпируват
Гомогентизиновая
кислота
Причина – дефект фермента n–гидроксифенилпируватдиоксигеназы.
В крови повышается концентрация
нилацетата, тирозина и фенилаланина.
п-гидроксифе-
При лечении назначают бедную белком диету и витамин С.

33. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!