Катаболизм аминокислот и обезвреживание аммиака презентация

Источники и пути утилизации аминокислот
источники
аминокислот
источники
аминогрупп
Нет
специфических
форм
депонирования
аминокислот
источник
углеродной
части молекул
аминокислот
глюкогенные
и кетогенные
аминокислоты
ЦТК

АММИАК (NH3)
Пути образования аммиака
Дезаминирование
аминокислот
Дезаминирование
биогенных аминов
Дезаминирование
нуклеотидов
Микрофлора
кишечника
(гниение белков)
В норме концентрация NH3 в крови: 25 – 40 мкмоль/л.
Избыток NH3 токсичен.
В плазме крови и цитоплазме клеток аммиак превращается в ион аммония:
NH3 + H+ ? NH4+ (доля NH3 около 1%)

Токсическое действие избытка аммиака
1. В крови избыток NH3 приводит к алкалозу (сдвиг рН в щелоч-ную сторону). Ухудшается сродство Hb к кислороду ? гипоксия тканей, накопление СО2 и замедление синтеза АТФ (дефицит свободной энергии). Более всех страдают клетки ЦНС.
2. В клетках ЦНС избыток NH3 стимулирует образование глутамина:
глутамат + NH3 + АТФ ? глутамин + АТФ + Фн
Накопление глутамина в цитоплазме – повышение осмотическо-го давления и далее - отёк мозга.
3. NH3 легко диффундирует через клеточные и митохондриаль-
ные мембраны. Усиливается синтез глутамата, что вызывает
дефицит α-кетоглутаровой кислоты:
α-кетоглутарат + НАДН + NH3 ? глутамат + НАД+

Дефицит α-кетоглутарата вызывает:
замедление трансаминирования и, как следствие, угнетается
синтез нейромедиаторов (дофамин, ацетилхолин и др.);
торможение работы ЦТК (α-кетоглутарат – важнейший интерме-
диат цикла) ? дефицит энергии.
4. Ион NH4+, в отличие от NH3, не диффундирует через биомем-браны. Избыток NH4+ нарушает трансмембранный транспорт Na+ и K+ (конкуренция за ионные каналы). Одно из негативных послед-ствий этого – нарушение проведения импульсов по отросткам нервных клеток.

Обезвреживание аммиака
Высокая активность реакций
дезаминирования аминокислот
в тканях
Низкая [NH3] в крови
Высокая активность связывания
NH3 c образованием нетоксичных
продуктов и их выведение из
организма с мочой.
(N: 25 – 40 мкмоль/л)
В норме образуется
до 20 г аммиака / сутки
Увеличение в крови [NH3]
до 0,6 ммоль/л – судороги и
далее кома.

Реакции связывания NH3
1. Основная реакция связывания аммиака происходит в мито-хондриях всех тканей (наиболее активно в мышцах, печени и мозге):
глутаминсинтетаза
глутамат + NH3 + АТФ глутамин + АДФ + Фн
Mg2+
Синтезированный глутамин выходит из клеток путём облегчен-ной диффузии и поступает в кровь. С током крови глутамин доставляется в энтероциты и почки.
Энтероциты:
глутаминаза (большая
глутамин глутамат + NH3 часть выво-
дится почка-
ми)
трансаминирование
глутамат + пируват α-кетоглутарат + аланин
(через v. portae дос-
тавляется в печень)

СО - NH2
I
(CH2)2
I
HC - NH2
I
COOH
глутамин
СОOH
I
(CH2)2
I
HC - NH2
I
COOH
+ NH3
+H2O
глутамат
аммиак
глутаминаза

Почки:
С участием почечной глутаминазы (аналогично с энтероци-тами) происходит гидролиз глутамина с освобождением NH3.
Аммиак нейтрализует кислые продукты обмена, превращается в соли аммония (NH3 + H+ ? NH4+) и экскретируется с мочой.
В норме в почках образуется и выводится ок. 0,5 г солей аммония в сутки.
В условиях ацидоза происходит индукция синтеза почечной глутаминазы, что важно для восстановления нарушенного кислотно-щелочного гомеостаза организма и предотвращения потери значительной части Na+ и K+.
В условиях алкалоза количество глутаминазы почек уменьша-ется.

2. Обезвреживание аммиака путем синтеза аспарагина:
+ NH3 + ATP
аспартат аспарагин + AMP + PPi
аспарагинсинтетаза
(глутаминзависимая)
3. Восстановительное аминирование α-кетоглутарата:
+ NH3 + НАДН + NH3 + ATP
α-кетоглутарат глутамат глутамин
глутамат-ДГ глутаматсинтетаза
Реакция способствует связыванию 2 молекул аммиака (NH3).
Мышечная масса в организме сравнительно велика;
Мышцы интенсивно окисляют глюкозу и аминокислоты (источ-ники энергии);
Активность мышечной глутамат-ДГ сравнительно мала, а непрямое дезаминирование аминокислот малоэффективно;
Мышцы выделяют много аланина, в составе которого выводит-ся избыток аммиака.

Цикл глюкоза - аланин
1
2
3
4
5
1 – Образование аланина при окислении аминокислот в гликолизе
2 – Выход аланина в кровь
3 – Непрямое дезаминирование аланина в печени
4 – Обезвреживание аммиака в орнитиновом цикле
5 – Включение пирувата в глюконеогенез
6 – Глюкоза поступает из крови в мышцы, где вновь окисляется до пирувата
6

Основная масса аммиака обезвреживается в печени путём синтеза водорастворимого соединения – мочевины – в орнитино-вом цикле.
Мочевина – основной конечный продукт азотистого обмена (90% всего выводимого азота). В норме ежесуточно выделяется ок. 25 г мочевины.
И.П. Павлов установил, что мочевина образуется исключитель-но в печени.
В 40-х годах ХХ в. Кребс и Гензеляйт показали, что синтез мочевины – циклический метаболический процесс. Ключевой метаболит, замыкающий цикл – орнитин.
Позже цикл синтеза мочевины получил название «орнитино-вый цикл» или «цикл Кребса – Гензеляйта».
NH2
I
C = O
I
NH2
Мочевина – полный амид угольной кислоты; С-атом происхо-
дит из СО2, только один атом азота - из аммиака.

1 реакцию орнитинового цикла катализирует
карабмоилфосфатсинтетаза I
2 реакцию катализирует орнитинкарбамоилтрансфераза
Аммиак доставляется в печень
через воротную вену
Эти две реакции происходят в матриксе мито-
хондрий. Цитруллин переносится в цитозоль.

3. реакцию катализирует аргининосукцинатсинтетаза
источник второго
атома N мочевины
Цитрулин доставляется из митохондрий в цитозоль (специфическая
транслоказа) и, начиная с данной реации, остальные этапы происходят
в цитозоле (реакции 3 – 5).

4. реакцию катализирует аргининосукцинатлиаза
амингруппа аспартата
оказывается в составе
аргинина

5. реакцию катализирует аргиназа
Образовавшийся орнитин возвращается в матрикс митохондрий
(специфическая транслоказа), где он снова взаимодействует с новой
молекулой карбамоилфосфата и цикл замыкается.