Занятие 2. Обмен и функции белков в детском организме
Лабораторные работы:
1. Определить количество мочевины в сыворотке крови.
2. Определить количество креатинина в моче.
3. Выделить креатин из мышечной ткани (методика прилагается).
Актуальность темы.
Врач должен знать, что в организме в ходе различных процессов может образовываться аммиак – очень токсичное соединение, особенно для нервных клеток. Поэтому в тканях существуют механизмы его обезвреживания. Основной путь обезвреживания аммиака – синтез мочевины. Необходимо знать биосинтез и роль креатина, креатин-фосфата, их показателей в норме и его значение для организма, т.к. изменение этих показателей наблюдается при различных патологических процессах. В связи с этим, проведение определения количества мочевины и креатина в сыворотке крови имеет большое клиническое значение. Изучение особенностей обмена некоторых аминокислот в организме также имеет большое значение в постановке диагноза заболевания, т.к. они принимают участие в различных обменных процессах в организме.
Учебные и воспитательные цели:
1. Общая цель занятия: выработать умения использовать знания об обмене аминокислот в практической деятельности врача-педиатра.
2. Частные цели занятия:
- сформировать умения по определению количества мочевины в сыворотке крови, креатинина в моче и качественного обнаружения креатина в мышечной ткани.
Вопросы для самоконтроля:
1. Образование аммиака в организме и пути его обезвреживания.
2. Биосинтез мочевины как основной механизм предотвращения накопления аммиака.
3. Синтез креатина, креатин-фосфата, значение этого синтеза для организма.
4. Особенности в обмене отдельных аминокислот (глицин, метионин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты, триптофан, фенилаланин).
5. Определить количество мочевины в сыворотке крови, количество креатинина в моче и креатина в мышечной ткани (методики прилагаются).
Аннотация по теме занятия.
Аммиак в организме образуется в результате дезаминирования аминокислот, адениловой кислоты, обезвреживания биогенных аминов. Это токсическое соединение, поэтому аммиак не накапливается, а вступает в реакцию с глутаминовой или аспарагиновой кислотами с образованием индифферентной транспортной формы – глутамина или аспарагина.
+NН3
НООС-(СН2)2-СН-СООН Н2NОС-(СН2)2-СН-СООН
NН2 АТФ NН2
-Н2О
глутаминовая кислота глутамин
+NН3
НООС-СН2-СН-СООН Н2NОС-СН2-СН-СООН
NН2 АТФ NН2
-Н2О
аспарагиновая кислота аспарагин
В почках глутамин под влиянием глутаминазы расщепляется с образованием аммиака, идущего на нейтрализацию кислых соединений с образованием аммонийных солей. Также источниками образования аммиака служат процессы:
- дезаминирования биогенных аминов;
- распад пиримидиновых оснований (урацил, тимин, цитозин);
- дезаминирования аминокислот;
- дезаминирования пуриновых оснований (гуанина и аденина).
Пути использования аммиака в организме:
1. Синтез аминокислот из соответствующих кетокислот:
АТФ
СН3-С-СООН + NН3 СН3-СН-СООН
О NН2
ПВК аланин
2. Синтез аммонийных солей в почках.
3. Синтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов.
4. Синтез мочевины – основной путь обезвреживания аммиака.
Еще в прошлом веке русские ученые М.В. Ненцкий и С.С. Салазкин показали, что в печени происходит образование мочевины из углекислого газа и аммиака.
Кребс и Гензеляйт установили, что синтез мочевины представляет собой циклический процесс, в котором каталитическую роль играет орнитин.
Кохен и Ратнер выяснили, что начальной реакцией этого цикла является синтез карбамоил-фосфата.
Отмечается, что у детей первых месяцев жизни функция печени развита недостаточно, что проявляется в том, что у ребенка количество аммиака по сравнению с взрослым человеком увеличено в 2-2,5 раза. У новорожденных – 20-30% общего азота падает на азот мочевины.
Мочевина – индифферентное для организма соединение. Главным местом ее образования в организме является печень, где есть ферменты мочевинообразования. В головном мозге имеются все ферменты синтеза мочевины, кроме карбамоилфосфатазы, поэтому в нем мочевина не образуется. Нарушение функции печени ведет к снижению мочевинообразования, при этом содержание мочевины в крови и выделение ее с мочой падает.
Конечным продуктом распада аминокислот в организме, наряду с мочевиной, является креатинин, который образуется в мышечной ткани из креатин-фосфата. Креатин и креатин-фосфат – важнейшие азотистые вещества мышц, участвующие в химических процессах, связанных с ресинтезом АТФ, являющегося участником мышечного сокращения.
Синтез креатина проходит также в почках и печени при участии трех аминокислот:
Эта реакция является одним из путей ресинтеза АТФ и протекает в работающей мышце. Креатинин удаляется в составе мочи. Содержание креатинина в моче зависит от развития мышечной массы. Т.о., следует подчеркнуть, что мочевина, креатинин, соли аммония являются конечными продуктами обмена аминокислот, а определение их в моче является диагностическим показателем. В норме мочевины за сутки у взрослого выделяется около 30 г., креатинина – 1,5-2,4 г., солей аммония – 0,5-1,2 г.
Количество креатинина в моче повышается при распаде белков, усиленной мышечной работе, акромегалии, гипотиреозе.
Креатин в норме у взрослого в моче не обнаруживается, а у детей в связи с повышенным обменом веществ может наблюдаться креатинурия.
Креатин в моче появляется при авитаминозе витаминов ''С'' и ''Е'', сахарном диабете, голодании, а также при всех заболеваниях, связанных с распадом мышечной ткани. Отдельные порции мочи отличаются по содержанию конечных продуктов, поэтому для исследования следует брать среднюю пробу из суточного количества мочи.
Важную роль в обменных процессах играют некоторые аминокислоты.
Глицин – участвует в реакциях обмена.
1. В синтезе порфиринов, входящих в состав гемоглобина.
2. В синтезе пуринов.
3. В синтезе глютатиона.
4. В синтезе креатина, холина, парных желчных кислот.
5. В обезвреживании токсических соединений, путем связывания с бензойной и фенилуксусной кислотами, образуя гиппуровую кислоту, которая выводится с мочой.
Метионин – является донором метильных групп (-СН3) для образования: креатина, адреналина, холина и участвует в синтезе цистеина.
Аспарагиновая кислота участвует в синтезе мочевины, обезвреживании аммиака с образованием аспарагина, в образовании пуринов и пиримидинов, в синтезе АМФ, УМФ.
Глютаминовая кислота принимает участие в синтезе глютатиона, в образовании α-кетоглутаровой кислоты, в обезвреживании аммиака с образованием глутамина, при ее декарбоксилировании образуется γ-аминомасляная кислота.
Триптофан – в организме превращается в биохимически активные соединения: никотиновую кислоту (витамин РР), серотонин.
Серотонин является биогенным амином, служит для образования мелатонина. При избыточном накоплении серотонина наблюдается карциноидный синдром (карциномы – злокачественные опухоли в ЖКТ).
Значению обмена фенилаланина в детском организме придается большое значение. Это связано с тем, что выпадение активности определенных ферментов (мутация гена, ответственного за синтез ферментов, принимающих участие в превращении этой аминокислоты) приводит к накоплению необычных продуктов реакции, например, фенилпировиноградной, гомогентизиновой кислот, являющихся токсическими веществами, влияющими на функции головного мозга ребенка. Кроме того, избыток фенилаланина и дефицит тирозина сказывается на процессах биосинтеза специфических белков головного мозга.
Ознакомиться с методами количественного определения мочевины в сыворотке крови, креатинина в моче и креатина в мышечной ткани (методики прилагаются).
Контроль результатов усвоения исходного уровня знаний проводится путем ответов на вопросы тест- и программированного контроля, решения ситуационных задач, выполнения реферативных работ, затем проводится пост-тест путем опроса на контрольном занятии.
Методические указания студентам по выполнению программы самоподготовки.
1. Ознакомьтесь с целями практического занятия и самоподготовки.
2. Восстановите приобретенные на предыдущих курсах и ранее изученным темам знания.
3. Усвойте основные понятия и положения, касающиеся темы занятия.
4. Проанализируйте проделанную работу, сделайте расчеты и выводы.