Образующийся при окислительном дезаминировании глутаминовой кислоты и в других реакциях аммиак опасен для организма. Поэтому происходит его обезвреживание несколькими путями.

Связывание аммиака глутаминовой и аспарагиновой кислотами протекает в головном мозге.

Аналогично протекает реакция с аспарагиновой кислой:

Аспартат + NH₄-OH Аспарагинсинтетаза  Аспарагин + Н₂О.

                                              АТФ – АДФ + Фн

Аспарагин и глутамин поступают в почки, где гидратазы отщепляют от них аммиак. Он связывается с ионом хлора и образовавшийся хлорид аммония выводится из организма.

Орнитиновый цикл – обезвреживание аммиака в мочевину, протекающее в почках и печени. Последняя реакция этого процесса, аргиназная, протекает только в печени. Начинается он с соединения карбомоилфосфата с орнитином и заканчивается высвобождением последней.

NH₃ + CO₂  + 2АТФ + Н₂О Карбомоилфосфатсинтетаза

                                                               NH₂                    NH₂                   COOH

              Карбомоил-                                        1                      1              1                                 

СО₂ + NH₃ фосфат-   H₂N- CO-O~РО₃Н₂ + CH₂ Орнитин- C=O + H₂N-CH →                       

           синтетаза Карбомоилфосфат     1   карбомо- 1              1                            

                  +2 АТФ                   СН₂ илтранс- NH          CH₂      1                                                                                                                         -                 -2АДФ                                            1    фераза    ₁                        1  

                  -Н₃ РО₄                                                           СН₂ -Н₃РО₄ (CH₂)₃           COOH          

                                                                                 1                    1         

                                                                СН-NH₂   CH-NH₂   

                                                                1               1

                                                                COOH      CООН

                                                              Орнитин Цитруллин Аспартат

                 NH₂      COOH                              NH₂                                   NH₂

                     1      1                        1                       1

                 С= NH- CH                     С=NH              C=O

                 1       1                        1                      1

 Аргинин-      NH   CH₂ Аргинин- NH Аргиназа NH₂

 сукцинат- 1       1     сукцинат- 1      + HOH

синтетаза     (CH₂)₂    COOH лиаза  (CH₂)₃                          Мочевина

+ АТФ      1                                      1

- АМФ     CH-NH₂                           CH-NH₂       

 _- Ф-Ф             1               - Фумаровая 1

                  CООН                 кислота    COOH

                 Аргининсукцинат            Аргинин

                                                   -

Образующаяся в печени мочевина, конечный продукт окисления аминокислот, доставляется током крови и почки и выделяется с мочой.

Образование мочевой кислоты происходит при расщеплении пуриновых нуклеотидов (АМФ и ГМФ).     

Образование креатина, креатинфосфата и креатинина. Первая реакция этого процесса, образование гуанидинуксусной кислоты, протекает в почках. Это вещество током крови переносится в мышечную ткань, где подвергается дальнейшим превращениям.

 NH₂          NH₂                                         NH₂            CH₃                         

 1         1                          1                 1                        

 С=NH + CH₂ Глицинамидо- C=NH + СН₂ -S⁺-Аденозин Гуанидинацетат-

 1         1     трансфераза 1          1                            метилтрансфераза                           

 NH     COOH                 NH      СН ₂                             

 1        Глицин -Орнитин 1          1                                   

_{(CH2)3                                                           CH2       СН-NH2}                                                                                                                                         1                                              1           1

CH-NH₂                               COOH COOH                    

1                                      Гуанидин-    S-аденозил-        

 COOH                                                      уксусная        метионин

Аргинин                             кислота

NH₂

1                                                         Н-N~РО₃Н₂         H-N───

C=NH                                                      1                    1       ‌

1       + АТФ                        АДФ + С=NH            C=NH  

→ N-CH₃                  Кеатинкиназа                                     1                           1      ‌‌

1                               ──────→                       N-CH_{3        ────→}      N-CH₃

СН₂              ←──────                   1   -Н₃РО₄ 1          

1                                                                СН₂                             CH₂   

   СООН                                                                                                1                    1         

Креатин                                                     СООН      O=C───

                                                                      Креатин-   Креатинин

                                                                      Фосфат

Часть креатинфосфата, отщепляя остаток фосфорной кислоты, с постоянной скоростью превращается в креатинин, который выделятся из организма почками. Определяя количество креатинина в крови и моче, судят о сохранности функции почек.   

Патология белкового обмена может развиваться на различных этапах его.

1.Недостаточно поступление с пищей хотя бы одной из 10 незаменимых аминокислот приводит к нарушению биосинтеза белков. Например, недостаток лизина у молодняка может привести к развитию болезни квашиокор, проявляющейся в нарушении функции пищеварительной и эндокринной систем, задержке развития.

2. При сниженной выработке ферментов, гидролизующих белки и пептиды, нерасщепленные остатки их поступают в толстый кишечник, где расщепляются микроорганизмами до аммиака, метана, сероводорода, фенола, скатола и индола. Последний через воротную вену поступает в печень, где гидроксилируется до индоксила. После присоединения к этому веществу остатка серной кислоты, отщепляемого от фосфоаденозинфосфосульфата (ФАФС), и атома калия образуется индикан, выделяемый с мочой. Триптофан расщепляется так:

Увеличение количества индикана в суточном количестве ее – признак недостаточно эффективного переваривания белков. Появление в моче индола – свидетельство того, что у животного также снижена антитоксическая функция печени.

3. Нарушение метаболизма аминокислот может развиться при врожденных отсутствии или снижении активности некоторых ферментов. Так отсутствие фенилаланингидроксилазы, превращающей фенилаланин в тирозин. Первая из этих аминокислот, накапливаясь в тканях, превращается в фенилпируват, затем – в фениллактат, способные повреждать нервные клетки. Выделение их с мочой называется фенилкетонурией. При сниженной активности некоторых ферментов в тканях увеличивается содержание мочевой кислоты. Накапливаясь в суставах, она вызывает их воспаление (подагра).

4. Мутация генов. Нередко от различных причин, внешних и внутренних, нарушается первичная структура ДНК, что приводит к мутации генов. Возможно выпадение из генов одного или нескольких нуклеотидов (делеция). Если число их равно трем и ли кратное трем, то синтезируется белок без одной или нескольких аминокислот. Если же выпадает число генов, не кратное трем, то происходит «перемешивание» нуклеотидов в триплетах и синтезируется белок со случайным аминокислотным составом. Возможно появление в составе гена одного или нескольких дополнительных нуклеотидов (вставка). Если число их равно или кратное трем, то синтезируется белок с одной или несколькими лишними аминокислотами

  Если число нуклеотидов не кратное трем, то также происходит «перемешивание» нуклеотидов в триплетах и синтезируется белок со случайным аминокислотным составом. Мутации могут приводить к гибели организма на различных стадиях его развития, к появлению заболеваний, к сниженной устойчивости организма к патогенным факторам. Они могут и не проявлять себя или в редких случаях даже быть полезными для индивидуума, способствуя лучшей приспособляемости к изменяющимся условиям внешней среды.

5. Нарушение белкового обмена возможно и на стадии образования конечных продуктов. Отсутствие или недостаточная активность одного из ферментов орнитинового цикла может привести к нарушению обезвреживания аммиака в мочевину. Концентрация в крови и моче первого из них увеличивается, а мочевины – снижается. Содержание последней в этих биологических жидкостях увеличивается при усиленном окислении белков. При недостаточно эффективной функции почек концентрация мочевины и креатинина в крови увеличивается, а в моче снижается. Содержание мочевой кислоты в этих биологических жидкостях увеличивается при подагре, состояниях, связанных с усиленным распадом тканей, недостатком кислорода и др.

Лекция №9

ОБМЕН УГЛЕВОДОВ

План

1. Структура и биологическая роль углеводов.
2. Гидролиз углеводов в органах пищеварительной системы.
3. Синтез и распад гликогена в печени.
4. Обмен углеводов в тканях: анаэробный, аэробный гликолиз., глюконеогенез, пентозный цикл.
5. Регуляция и патология углеводного обмена.

  Биологическая роль углеводов.

 Углеводы являются основным энергетическим материалом в организме. При окислении 1 г глюкозы высвобождается 4,1 ккал. Углеводы необходимы для окисления липидов. Гликоген и крахмал являются запасным энергетическим материалом.

  Рибоза входит в состав нуклеотидов РНК, АТФ, НАД, ФАД, витамина В₁₂ и других веществ, а дезоксирибоза - в состав ДНК.

  Углеводы являются источником пластического материала для биосинтеза триглицеридов, холестерина, заменимых аминокислот и других веществ.

  Гетерополисахариды являются небелковой частью гликопротеинов, участвующих в многих процессах: формировании соединительной ткани, развитии иммунной реакции, свертывании крови и др.