ЗАНЯТИЕ 17. Обмен сложных белков. Метаболизм нуклеотидов и гема.

Цель занятия: Изучить метаболизм нуклеотидов и гема. Знать основные биохимические показатели, характеризующие состояние обмена; их значение, свойственные физиологической норме, и уметь сделать предположение о характере нарушений в обменных процессах.

Студент должен знать:

1. Функции нуклеотидов и их производные в организме.

2. Возможные источники нуклеотидов в организме.

3. Биосинтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов. Источники биосинтеза. Роль витаминов Вс и В12. Понятие «оротацидурия».

4. Катаболизм пиримидиновых и пуриновых нуклеотидов. Нарушения обмена. Понятие «гиперурикемии

5. Источники гема в организме. Функции гемоглобина.

6. Синтез гема и глобина. Нарушения: гемоглобинопатии, порфирии

7. Катаболизм гема. Образование и виды билирубина. Общие представления о желтухе и ее видах.

8. Диагностическое значение определения желчных пигментов в крови и моче.

Студент должен уметь:

1. Изобразить структурными формулами процесс образования мочевой кислоты. Указать на схеме ключевой фермент.

2. Составить схему биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов. Роль витаминов Вс и В12. Уяснить причину оратацидурии.

3. Составить таблицу: Клинико-биохимическая характеристика желтух.

4. Количественно определить содержание общего билирубина, свободного связанного в сыворотке крови. Интерпретировать полученные результаты.

5. Качественно определить содержание мочевой кислоты.

6. Определение понятия « остаточный азот». Содержание в крови.

Студент должен владеть: информацией о принципах современных биохимических исследований, результаты которых используются для характеристики нормы и нарушений обмена гема и нуклеотидов; принципами постановки предварительного заключения о биохимических сдвигах на основании лабораторного исследования; о патологических состояниях, сопровождающихся нарушением метаболизма пуриновых и пиримидиновых оснований,

Сведения из базовых дисциплин, необходимые для изучения темы:

1. Строение сложных белков (нуклеопротеинов, хромопротеинов).

2. Дыхательная функция крови.

Задания для самоподготовки:

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

1. Перечислить нуклеотиды, содержащие пуриновое основание. Дайте полное название, запишите принятые аббревиатуры. Изучите химическую структуру. Укажите значение в организме.

2. Изучите по учебнику последовательность синтеза пуриновых нуклеотидов. На структурной формуле пуринового нуклеотида укажите источники его элементов. Уясните значение фолиевой кислоты (витамин Вс) в синтезе.

3. Запишите структурными формулами катаболизм пуринового нуклеотида.

Укажите на схеме ключевой фермент. Назовите конечный продукт процесса.

Объясните причину (исходя из физико-химических свойств) отложения мочевой кислоты в виде кристаллов в тканях.

4. Дайте определение понятия «гиперурикемия». Возможные ее причины?. Обратите внимание, что основной препарат, используемый для лечения гиперурикемии – аллопуринол- структурный аналог пурина, является конкурентным ингибитором ксантиноксидазы. При этом продукты катаболизма пуринов выделяются в виде гипоксантина, растворимость которого выше, чем мочевой кислоты.

5. Перечислить нуклеотиды, содержащие пиримидиновое основание. Дайте полное название, запишите принятые аббревиатуры. Изучите химическую структуру. Укажите значение в организме.

6. Напишите схему синтеза пиримидиновых нуклеотидов (структурными формулами). Обратите внимание на место в синтезе оротовой кислоты. Уясните, что при нарушении превращения оротата в УМФ (оротацидурия) с мочой выделяется оротовой кислоты в 1000 раз больше, чем в норме, и развивается недостаточность пиримидиновых нуклеотидов –«пиримидиновый голод».

7. На предыдущей схеме укажите синтез ТМФ из УМФ. Укажите фермент катализирующий процесс и роль витамина Вс ( фолиевой кислоты).

Уясните, что многие лекарственные препараты, используемые в химиотерапии опухолей являются структурными аналогами пиримидинов и фолиевой кислоты (например, соответственно 5-фторурацил, метотрексат).Они блокируют ( соответственно) тимидилатсинтазу и дигидрофолатредуктазу – фермент, способствующий использование фолиевой кислоты в синтезе пуринов ТМФ.

8. Проверьте свои знания: Аналоги фолиевой кислоты являются мощными ингибиторами пролиферации, так как:

А. Являются конкурентными ингибиторами дигидрофолатредуктазы;

Б. Нарушают синтез пуринового кольца;

В. Ингибируют превращение УМФ в ТМФ;

Г. Снижают образование АМФ и ГМФ из ИМФ;

Д. Нарушает превращение УМФ в ЦМФ.

9. Запишите схемы катаболизма пиримидиновых нуклеотидов (по образцу:

нуклеотид - конечный продукт – дальнейшая судьба конечного продукта).

10. Назовите сложные белки организма, в состав которых в качестве простетической группы входит гем.

11. Напишите схему переваривания гемпротеидов. Уясните, что гем, входящий в состав пищевых продуктов не является незаменимым фактором и не используется для синтеза гемпротеидов.

12. Дайте определение понятий «гемоглобинопатии» и «талассемии». Возможные их причины.

13. Запишите и выучите схему синтеза гема. Укажите регуляторный фермент синтеза и его эффектор.

14. Запишите и выучите схему катаболизма гема до конечных продуктов, выводимых из организма. Укажите локализацию этапов.

15. Запомнимте концентрацию общего билирубина в крови здорового человека.

Аудиторная работа

Лабораторная работа: Качественное определение мочевой кислоты

1. Мурексидная проба. Химизм: продукты окисления и гидратации мочевой кислоты, образующиеся при нагревании с концентрированной азотной кислотой в присутствии аммиака образуют аммонийную соль пурпурной кислоты – мурексид, отличающийся пурпурно-красным цветом.

Ход работы. Порошок мочевой кислоты (с булавочную головку) поместить на дно фарфоровой чашки, прилить 1-2 капли концентрированной HNO₃ и ос­торожно (!) нагреть (не выше 70˚С), сдувая образующиеся пары низших окислов азота. После охлаждения рядом с коричнево-красным осадком (продукты окисления и гидратации) нанести с одной стороны каплю раствора аммиака – появляется пурпурно-красное окрашивание (образование мурексида), с другой стороны на осадок нанести 1 каплю 10% раствора едкого натра - появляется фиолетовое окрашивание.

2. Определение билирубина в сыворотке крови по Иендрашику. Метод основан на образовании характерного окрашивания при взаимодействии связанного (прямого) билирубина с диазореактивом. Для определения общего билирубина (связанный + свободный, который, образуя комплекс с белками, не открывается прямой реакцией) необходимо предварительно разрушить связь непрямого (свободного) билирубина с белками с помощью кофеинового реактива. Определив общий билирубин и прямой билирубин, можно по разнице рассчитать содержание свободного билирубина.

В норме концентрация свободного (непрямого) билирубина в сыворотке крови составляет 0,5 – 1,0 мг% (1,7 -17 мкмоль/л). В крови здорового организма до 75% от общего количества билирубин находится в форме непрямого.

Ход работы. В три пробирки отмерить указанные ниже в таблице реактивы:

Реактивы	Пробирки, мл
первая	вторая	третья
Сыворотка	1,0	1,0	1,0
Кофеиновый реактив	З,5	3,5	-
Диазореактив	0,5	-	0,5
Раствор хлорида натрия 0,14 н	-	0,5	3,5
Что определяется	Общий билирубин	Контроль	Связанный билирубин

Через 10 мин колориметрировать против контроля (проба 2) в кювете с толщиной рабочего слоя = 10 мм (фильтр зеленый)

Расчет: [С] = 6,34 · m, где С – концентрация, мг %, m – экстинкция. Интерпретировать полученные результаты.

Самостоятельно решить задачи, ответить на вопросы:

1. При механической желтухе затруднен отток желчи в кишечник. Какие сдвиги обнаружатся в крови и моче, если функция паренхиматозной ткани печени не нарушена?

2. Ускорен гемолиз эритроцитов в результаты снижения их резистентности. Функция печени сохранена. Какие изменения обнаружатся в пигментном обмене?

3. При каком состоянии можно наблюдать гипербилирубинемию, обусловленную избытком связанного билирубина, и исчезновении уробилиногена из крови и мочи?

4. Уровень свободного билирубина в крови выше нормы, связанного – не изменен, повышено содержание уробилиногена в моче, окраска кала обычная. Назвать причину изменений и их механизм.