Особенности обмена глицина и серина
Реферат
На тему: Обмен глицина, нарушения.
Выполнил: студентка 2 курса
Лечебного факультета
Гр.1010
Гермаш Е.С.
Томск-2011
Глицинотносится к простым аминокислотам. И как строительный элемент, аминокислота глицин служит исходным веществом для синтеза других аминокислот и донором аминогруппы при синтезе гемоглобина и других веществ.Дефицит аминокислоты глицин ведет к ослаблению соединительных тканей организма, а также к снижению его энергетического уровня. Глицин вызывает многие благоприятные улучшения в организме. Он помогает в лечении пониженной функции гипофиза. Он вызывает выработку печенью гликогена и является исходным сырьем в синтезе креатина, важнейшего энергоносителя, без которого невозможна эффективная работа мышц, поэтому глицин незаменим для нормальной работы мышц и оказался эффективным при мышечной дистрофии.
Глицин обладает антиоксидантным и антитоксическим действием; Глицин регулирует обмен веществ, нормализует процессы защитного торможения в центральной нервной системе, уменьшает эмоциональное напряжение, повышает умственную работоспособность.
Глицин необходим для синтеза иммуноглобулинов и антител, а следовательно, имеет особое значение для работы иммунной системы.
Глицин способствует снижению высокого уровня кислотности крови, которое происходит от дисбаланса лейцина, проявляющееся в неприятном запахе тела и изо рта.
Глицин является катализатором процесса выработки гипофизом гормона роста.
Глицин применяется для:
· снижения эмоционального напряжение,
· агрессивности,
· конфликтности,
· социальной адаптации;
· улучшения настроения;
· лучшего засыпания и нормализации сна;
· повышения умственной работоспособности;
· снижения вегето-сосудистых расстройств (в том числе и в климактерическом периоде);
· снижения общемозговых расстройств при ишемическом инсульте и черепно-мозговой травме;
· снижения токсического действия алкоголя и лекарственных средств, угнетающих функции ЦНС;
· снижения тяги к сладостям.
В последнее время врачи, ориентированные на использование питательных веществ, используют глицин для лечения гипогликемии – пониженного уровня сахара в крови.
Также глицин применяется при повышенной кислотности желудочного сока и входит в состав многих средств для снижения кислотности желудочного сока.
Природные источники глицина:
- Желатин
- Говядина
- Печень
- Арахис
- Овес
Пределенное внимание привлекает возможное участие глицина в эпилептогенезе. Как и ГАМК, он ингибнрует нейрональную активность на всех уровнях ЦНС, но максимально в спинном мозге и мозговом стволе. Не исключено, что обе аминокислоты тормозят пароксизмальное возбуждение. Помимо непосредственного ингибиторного воздействия, глицин может оказывать влияние на нейрональную активность путем тесной связи с обменом глутамина, поскольку он ингибирует глутаминсинтетазу.
Возможно, снижение уровня глутамина во время эпилептического пароксизма объясняется именно этим обстоятельством.
Кроме того, глицин является предшественником ряда важнейших соединений: триптофана, гистидина, карбамонил фосфата, глюкозамин-6-фосфата, АМФ, т. е. может активировать «синтетический цикл».
Глицин по своей химической структуре является обычной заменимой алифатической аминокислотой, которая синтезируется в организме каждого человека. При попадании в организм через желудочно-кишечный тракт, глицин всасывается в кровоток и попадает в печень, где глицин идет на нужды синтеза белка. При употреблении глицина сублингвально (под язык), происходит всасывание глицина в кровоток и с током крови он попадает в головной мозг, где глицин выступает уже в роли нейромедиатора, который воздействует на рецепторы в головном мозге. Под действием глицина нейроны вырабатывают меньше глутаминовой кислоты, которая оказывает «возбуждающее» действие, и больше вырабатывают ГАМК, которая оказывает «тормозное» действие.
Ниже привожу основные моменты из инструкции по применению глицина.
Благодаря своему «тормозному» действию на центральную нервную систему глицин регулирует обмен веществ, нормализует и активирует процессы защитного торможения в центральной нервной системе, уменьшает психоэмоциональное напряжение, повышает умственную работоспособность. Глицин обладает глицин- и ГАМК-ергическим, альфа1-адреноблокирующим, антиоксидантным, антитоксическим действием; регулирует деятельность глутаматных (NMDA) рецепторов.
Действие глицина на организм человека:
1. Уменьшает психоэмоциональное напряжение, агрессивность, конфликтность, повышает социальную адаптацию;
2. Улучшает настроение;
3. Облегчает засыпание и нормализует сон;
4. Повышает умственную работоспособность;
5. Уменьшает вегето-сосудистые расстройства (в т.ч. в климактерическом периоде);
6. Уменьшает выраженность мозговых расстройств при ишемическом инсульте и черепно-мозговой травме;
7. Уменьшает токсическое действие алкоголя и других лекарственных средств, угнетающих функцию ЦНС.
Особенности обмена глицина и серина
Глицин является единственной из всех входящих в состав белков аминокислот, в молекуле которой отсутствует асимметричный атом углерода. Тем не менее метаболически он связан с химическими компонентами организма в большей степени, чем любая другая аминокислота.
Глицин используется для синтеза ряда важных соединений (гем, пуриновые нуклеотиды, парные желчные кислоты, глютатион, креатин, муравьиная кислота, гиппуровая кислота). При распаде глицин превращается в глиоксалевую кислоту, которая переходит в муравьиную кислоту, в свою очередь используемую для образования из глицина
(NH2 – CH2 - COOH) серина (OH – CH2 – CH2(NH2) - COOH). Синтезироваться глицин может из треонина, серина, глиоксалата. Глицин может превращаться в серин, при этом донором одноуглеродного радикала является тетрагидрооронат.
метилен-ТГФК ТГФК
СН2 – СООН СН2 – СН – СООН
| серингидроксиметилтрансфераза | |
NH2 OH NH2
Глицин серин
Далее серин может превратиться в ПВК.
Имеются также доказательства взаимопревращения треонина и глицина в треонинальдолазной реакции:
Главный путь катаболизма глицина – это катализируемое глицинсинтазным комплексом (очень похож на ПДК) превращение, в результате которого образуется NH3, СО2, а метиленовая группа переносится на ТГФК тетрагидрофоливую кислоту с образованием метилентетрагидрофолата. Это происходит в митохондриях:
ТГФК метиленТГФК
NH2 – CH2 – COOH NH3 + CO2
Глицин глицинсинтазный комплекс
НАД НАДН
Механизм этой реакции, недавно раскрытый К. Тада, включает участие митохондриальной глицинрасщепляющей ферментной системы, отличной от глицинсинтазы и состоящей из 4 белков: Р-белка, содержащего пиридоксальфосфат (глициндекарбоксилаза); Н-белка, содержащего липое-вую кислоту; Т-белка, требующего присутствия ТГФК, и L-белка, названного липамиддегидрогеназой:
Биологический смысл данного пути катаболизма глицина состоит, вероятнее всего, в образовании активного одноуглеродного фрагмента (N5, N10—СН2—ТГФК), используемого в уникальных реакциях синтеза метионина, пуриновых нуклеотидов, тимидиловой кислоты и др. Получены доказательства, что наследственная некетогенная глицинемия (повышение уровня глицина в крови) обусловлена недостаточностью Р- или Т-белка глицинрасщепляющей ферментной системы печени или мозга и что каждый из этих белков контролируется отдельным геном.
Серин легко превращается в пируват под действием сериндегидратазы. В связи с этим в тканях имеются условия для превращения глицина (через серин) в пируват. Этим путем осуществляется участие глицина в обмене углеводов. Важную роль играет серин в биосинтезе сложных белков – фосфопротеинов, а также фосфоглицеридов. Помимо фосфатидилсерина, углеродный скелет и азот серина используются в биосинтезе фосфатидил-этаноламина и фосфатидилхолина.
К нарушением обмена глицина относится глицинурия, что связывает с нарушением реабсорбции глицина в почечных канальцах. Вероятно, это наследственная патология, наследуется по доминантному признаку, сцепленному с Х-хромосомой. Мы упоминали, что глицин способен перейти в глиоксалевую кислоту, которая затем переходит в муравьиную или в глицин. Эта реакция катализируется глицинтрансаминазой. При недостаточности этого фермента глиоксалевая кислота не способна переходить в глицин, или не работает фермент, переводящий глиоксалевую кислоту в муравьиную, ее избыток превращается в оксалат, который в виде камней накапливается в мочевыводящих путях, при этом развивается гипертония и почечная недостаточность, что может привести к летальному исходу в детском возрасте.
Серин используется в тканях для:
синтеза коламина,
является донором одноуглеродных радикалов (метильного, - СН2ОН, карбонильного, - СН - , = СН - ),
синтеза фосфолипидов, сфингомиелинов.
Распад серина под действием серингидратазы ведет к образованию пирувата (по сути, это – неокислительное дезаминирование).
-Н2О
НО – СН2 – СН – СООН СН2 = С – СООН СН3 – С – СООН
| серинангидраза | ||
серин NH2 NH2 NH
СН3 – С – СООН
+ H2O || Пируват.
-NH3 O
Распадаться серин может переходя в глицин, а дальше по пути распада глицина.Реакцию перехода глицина в серин и последующего переноса одноуглеродных радикалов осуществляет активная форма фолиевой кислоты (ТГФК –тетрагидрофолиевая кислота). ТГФК переносит различные одноуглеродные радикалы, используемые, например, для синтеза пуриновых и пиримидиновых оснований нуклеиновых кислот.Фолиевая кислота – витамин. При ее дефиците развивается анемия (новорожденных, беременных). Состоит фолиевая кислота из атеридина, парааминобензойной кислоты и глутамата. Фолиевая кислота превращается в ТГФК под действием фермента дигидрофолатредуктаза. Содержится в дрожжах, зеленых листьях. Суточная потребность 1-2мг. Антивитамины (антифолаты) - аминоптерин, метотрексан (аметоптерин) – широко используется для лечения лейкоза, хорионэпителиомы , обладают цитостатическим и бактериацидным (бактериостатическим) действием. В медицинской практике широко используются сульфаниламидные препараты как конкурентные ингибиторы превращения парааминобензойной кислоты в фолиевую, что приводит к снижению синтеза НК (вследствие замедления или прекращения синтеза ТГФК из фолата). Окончательным результатом этих событий является гибель микроорганизмов
Серин и глицин могут быть донорами одноуглеродных фрагментов. В реакции превращения серина в глицин или катаболизма глицина до СО2 и Н2О группа —СН2— переносится на ТГФ.
Дальнейшие метаболические превращения преобразуют группу —СН2— в другие группы и определяют пути их использования. Метильная группа необходима для превращения гомоцистеина в метионин, а метиленовые, метениловые и формильные участвуют в биосинтезе всех пуринов и одного из пиримидинов — тимина.
Глицинемия — наследственная болезнь (r), обусловленная нарушением обмена аминокислот и сопровождающаяся повышенным содержанием глицина в крови и моче, кетоацидозом. Известно более десяти вариантов болезни: • изолированная некетотическая I, 238300, GLDC (Р белок системы катаболизма глицина), 9p24 9p23; • изолированная некетотическая II: 238310, AMT (H белок системы катаболизма глицина, аминометилтрансферазы), 3p21.3 3p21.2; • кетотическая I: 232000, PCCA (недостаточность пропионил КоА карбоксилазы), 13q32; • кетотическая II: 232050, PCCB (недостаточность пропионил КоА карбоксилазы), 3q21 q22. Мультиферментная система катаболизма глицина (КФ 2.1.2.10) содержит не менее четырёх белков (P, H, T и L). Основная масса больных с глицинемией имеет дефект P-белка (пиридоксальфосфатзависимая глицин декарбоксилаза).
Код по международной классификации болезней МКБ-10:
E72.5 Нарушения обмена глицина
Клиническая картина зависит от наличия или отсутствия кетоза.
Общие признаки:
· Агенезия мозолистого тела
· Адинамия
· Приступы икоты
· Мышечная гипотония
· Периодические миоклонусы
· Умственная отсталость
· Слабый крик
· Смерть в раннем детстве.
• При кетоацидотических формах — рвота, кетоз, гипераммониемия, тромбоцитопения, нейтропения.
• При недостаточности пропионил-КоА карбоксилазы (также кетотическая форма) — необычное лицо с пухлыми щеками и контуром верхней губы в виде «лука Амура». Лабораторно: гиперглицинемия, гиперглицинурия, снижение экскреции оксалатов с мочой.
Лабораторные исследования. Повышенное содержание глицина в крови и моче, одновременно увеличивается содержание в плазме лейцина, изолейцина и валина.
Лечение. Немедленное и резкое уменьшение белка, получаемого с пищей (полностью исключают кетогенные аминокислоты — лейцин, изолейцин, валин, треонин и метионин) •Регидратация с увеличением количества электролитов и бикарбонатов
Синонимы • Болезнь гликоколовая • Гиперглицинемия • Глициноз.