ЗАНЯТИЕ 16. Метаболизм аминокислот

Цель занятия. Изучить источники и пути использования аминокислот в организме; общие превращения для протеиногенных аминокислот, конечные продукты превращений, в том числе и токсические, пути и механизмы обезвреживания аммиака; получить представления о заболеваниях, обусловленных нарушением обмена отдельных аминокислот, о биохимических сдвигах при этих нарушениях

Студент должен знать:

1. Процессы, являющиеся источниками свободных аминокислот в организме;

2.Основные этапы биосинтеза белка.

3. Процессы, в которые вовлекаются аминокислоты, не использующиеся в биосинтезе белков.

4.Пути обезвреживания аммиака

5.Основные продукты декарбоксилирования аминокислот; их значение.

6. Наиболее распространенные наследственные нарушения обмена аминокислот.

Студент должен уметь:

1. Изобразить схему биосинтеза белка;

2. Показать ход окислительного дезаминирования и переаминирования в структурных формулах;

3. Составить схему взаимосвязей переаминирования и дезаминирования;

изобразить (в структурных формулах) декарбоксилирование аминокислот;

реакции орнитинового цикла.

8. Определить активность АСТ в пробе крови. Интерпретировать результаты определения.

Студент должен владеть:информацией о генетических основах развития врожденных болезней, принципах современных методов диагностики; месте энзимдефектов в наследственных заболеваниях, обусловленных нарушением обмена отдельных аминокислот; принципах современных методов количественного определения ферментов, в том числе диагностически значимых ферментов и интерпретация результатов исследования.

Сведения из базовых дисциплин, необходимые для изучения темы:

1. Биосинтез белка и его регуляция (из курса биологии)

Задания для самоподготовки:

Изучите материал темы в соответствии с целевыми вопросами («студент должен знать») и письменно выполните следующие задания:

1.Запишите пути, являющиеся источником свободных аминокислот в организме.

2. Запишите пути использования аминокислот в организме.

3. Назовите информационные потоки, связанные с биосинтезом белка.

4. Определите понятие «репликация» Назвать молекулярные основы репликации. Определите понятие «репарация». На чем основаны все репарационные механизмы? Уясните, что репарация необходима для сохранения нативной структуры ДНК на протяжении всей жизни. Снижение активности ферментов репарационных систем приводит к накоплению мутаций (повреждений) в ДНК, что является причиной многих наследственных болезней человека.

5.Назвать молекулярные основы транскрипции, стадии транскрипции и единицу транскрипции.

6. Определите понятие «трансляция» Назовите стадии процесса, необходимые компоненты.

7. Назовите основные свойства генетического кода

8. Назовите основные принципы регуляции экспрессии генов. Значение индукции и репрессии в процессах жизнедеятельности.

Уясните, что одними из первых активируются гены, кодирующие белки циклины, концентрация которых в клетке меняется по мере прохождения клеткой разных фаз клеточного цикла. Эти белки выполняют роль регуляторов активности ферментов. Циклинзависимые киназы, связывая циклин, переходят в активную форму и могут фосфорилировать специфические белки (один из универсальных механизмов регуляции активности), которые регулируют синтез ферментов, обеспечивающих репликацию. Синтез циклинов начинается при подготовке к соответствующей фазе клеточного цикла, а после окончания фазы подвергаются разрушению.

9. Дайте определение понятия «молекулярные болезни». Причины их возникновения, Примеры. Принципы лечения и профилактики молекулярных болезней.

10. Назовите важнейшие индукторы и ингибиторы биосинтеза белка.

11. Запишите пути превращения аминокислот, неиспользуемых в биосинтезе белка.

12. Изобразите структурными формулами окислительное дезаминирование глютаминовой кислоты. Назовите фермент, определите класс фермента. Уясните особенность структуры фермента по сравнению с другими дезаминазами.

Обратите внимание на несоответствие скорости окислительного дезаминирования аминокислот и активностью ферментов, обеспечивающий этот процесс. Дайте аргументированный ответ.

13. Изобразите процессы трансаминирования (структурными формулами), катализируемые ферментами аспартатаминотрансферазой (АСТ) и ала-нинаминотрансферазой (АЛТ). Назовите кофермент аминотрансфераз. Коэффициент де Ритиса. Диагностическое значение определения.

14. Определите понятие «непрямое дезаминирование». Назовите основные акцепторы аминогрупп в реакциях трансаминирования. Изобразить схему взаимосвязи переаминирования и дезаминирования

15. Почему при усиленном распаде аминокислот вследствие энергетического голода ускоряется накопление кетоновых тел? Обратите внимание на разделение аминокислот на кетопластичные и глюкопластичные.

16. Назовите конечные продукты катаболизма аминокислот. Уясните, что аммиак является токсичным продуктом.

17. Составьте схему: Источники аммиака и пути его обезвреживания в разных тканях.

18. Назовите локализацию процессов образования амидов глютаминовой, аспарагиновой кислоты, образования аммонийных солей. Роль фермента глутаминазы почек.

19. Назовите локализацию процесса синтеза мочевины. Запишите структурную формулу мочевины, последовательно схему процесса. Обратите внимание на источники азота, участвующих в синтезе мочевины; на биологическую роль реакции трансаминирования с участием щавелевоуксусной кислоты.

20.Показать химизм образование биологически активных аминов (ГАМК, гистамина, серотонина, дофамина, адреналина). Уясните значение этих биогенных аминов.

21. Назвать виды нарушений обмена аминокислот.

22. Назвать причины важнейших наследственных нарушений обмена аминокислот и (фенилкетонурии, алкаптонурии, цистинурии, цистиноза).

23. Уясните, что заболевания печени или наследственный дефект ферментов обезвреживания аммиака могут вызватьгипераммониемию, что окажет токсическое действие на организм. Для снижения концентрации аммиака в крови и облегчения состояния больного рекомендуется : малобелковая диета ; введение метаболитов орнитинового цикла (аргинина, цитруллин ,глутамата)

Аудиторная работа.

Лабораторная работа: Определение активности трансаминаз

Процесс переаминирования (трансаминирования), то есть перенос ами­но­группы на кетокислоту катализируют ферменты класса - трансаминаз. Трансаминирование наиболее интенсивно протекает в печени, мышцах, сердце и семенниках. Активность органоспецифичных трансаминаз в сыворотке крови – дополнительный, но существенный элемент диагностики некоторых заболеваний: при повреждении отдельных органов, содержащиеся в их тканях трансаминазы поступают в кровоток с интенсивностью, более высокой, чем в условиях нормы. В силу этого трансаминазная активность крови увеличивается (например, при инфаркте миокарда, вирусном гепатите, циррозе печени, раковом поражении печени).