Пути обмена отдельных аминокислот

Слайд #1

ПУТИ ОБМЕНА ОТДЕЛЬНЫХ АМИНОКИСЛОТ Кафедра биологической химии

Слайд #2

Фенилаланин – незаменимая аминокислота, так как в клетках животных не синтезируется ее бензольное кольцо, гликокетогенная. Тирозин – условнозаменимая аминокислота, может синтезироваться из фенилаланина, гликокетогенная.

Слайд #3

ФЕНИЛАЛАНИН ТИРОЗИН ОПК Белки Ацетоацетат Глюкоза Катехоламины Меланины Йодтиронины Дофамин Норадреналин Адреналин Нервная ткань Надпочечники Кожа Волосы Радужная оболочка глаз Щитовидная железа Печень Биологическая роль фенилаланина и тирозина

Слайд #4

Тирозингидроксилаза (Fe2+) Адреналин Норадреналин Синтез катехоламинов (надпочечники, нервная ткань) О2 Н2О ДОФА-декарбоксилаза (В6) СО2 ДОФамингид- роксилаза (С, Сu2+) О2 Н2О Метилтрансфераза SAM SAG-гомоцис

Слайд #5

Значение катехоламинов ДОФамин – нейромедиатор среднего отдела мозга. Норадреналин – тормозный медиатор сим-патической нервной системы и разных отделов го-ловного мозга, может выполнять функцию возбуж-дающего медиатора в гипоталямусе, участвует в ре-гуляции гемодинамики сердечно-сосудистой сис-темы. Адреналин – гормон интенсивной физической работы, синтезируется при стрессе, регулирует основной обмен, усиливает сокращение сердечной мышцы.

Слайд #6

Болезнь Паркинсона – развивается при гипосек-реции дофамина в черной субстанции мозга (в среднем отделе мозга). Частота 1:200 среди людей старше 60 лет. Дефект ферментов тирозингидроксилазы или ДОФА-декарбоксилазы. Основные симптомы заболевания : акенизия (скованность движений), ригидность (напря-жение мышц), тремор (непроизвольное дрожание). Гиперсекреция дофамина в височной доле мозга обнаруживается при шизофрении. Нарушение обмена ДОФамина Тир ДОФА ДОФамин О2 Н2О тирозингидроксилаза ДОФА-декарбоксилаза СО2

Слайд #7

Синтез меланинов (меланоциты) Кожа Волосы Радужная оболочка глаз CH CH2 NH2 CООH ОH CH CH2 NH2 CООH ОH ОH О2 ДОФА Пигменты МЕЛАНИНЫ Тирозин Н2О Тирозиназа (Cu2+)

Слайд #8

Синтез йодтиронинов (щитовидная железа) Тиреоглобулин (ТГ) 2. Тирозин 2 J - 2е J20 (фиксация и окисление) 1. 3. (комплекс тир и ТГ) Монойодтирозин (3-йодтирозин) Дийодтирозин (3,5-дийодтирозин) 3 3 5

Слайд #9

Синтез трийодтиронина (Т3) Монойодтирозин (3-йодтирозин) Дийодтирозин (3,5-дийодтирозин) Н2О ТГ 4. Трийодтиронин (Т3) 3 3 5 3 5 3

Слайд #10

Синтез тетрайодтиронина (тироксина, Т4) Дийодтирозин (3,5-дийодтирозин) 3 5 Дийодтирозин (3,5-дийодтирозин) 3 5 Тетрайодитироксин (тироксин, Т4) 5. 3 5 3 5 Т3 – более активен Т4 – синтезируется в 10 раз больше Т3 : Т4 = 1 : 10 Н2О ТГ

Слайд #11

Фенилаланин Тирозин n-гидроксифенилпируват Гомогентизиновая кислота Фумарилацетоацетат Фумарат Ацетоацетат Катаболизм фенилаланина и тирозина в печени О2 Н2О Фенилаланингидроксилаза α-КГ ГЛУ Тирозинаминот- рансфераза (В6) О2 Н2О Фумарилацето- ацетатгидролаза О2 Диоксигеназа гомогентизиновой кислоты ОПК Глюкоза n-гидроксипируват- диоксигеназа (С, Fe2+)

Слайд #12

Фен ПФ α - КГ Глу СН2 – С – СООН О Фенилпируват СН2 – СН – СООН ОH Фениллактат Кровь Почки NADH+H+ NAD+ Фенилацетат H2O СО2 NADH+H+ NAD+ Фенилаце- тилглутамин H2O Глн Альтернативные пути катаболизма фенилаланина

Слайд #13

Белки (пищи и тканей) Фен Врожденные нарушения обмена ФЕН и ТИР Фенилпируват Фенилактат Фенилацетат Тир ДОФА Меланины Гормоны щитовидной железы Парагидрок- сифенилпируват n-гидрок- сифенилпируват- диоксигеназа Фенилаланин- гидроксилаза Тирозиназа (меланоциты) Гомогентизиновая к-та Диоксигеназа гомоге- низированной кислоты Фумаровая Ацетоацетат Тирозинемия II Тирозинемия III Фенилке-тонурия Тирозинамино- трансфераза Альбинизм Семейный гипо- тиреоз (кретинизм) Алкаптонурия Фумарилацетоацетат Фумарилацето- ацетатгидролаза Тирозинемия I (тирозиноз)

Слайд #14

Фенилкетонурия – наследственное заболевание, наследуется по аутосомно-рецессивному типу, частота 1:10 тыс. новорожденных. дефект фермента фенилаланингидроксилазы. В печени здоровых людей около 10% фенилаланина превращается в фениллактат и фенилацетилглутамат. При ФКУ в крови и моче повышается содержание метаболитов альтернативного пути: фенилпирувата, фенилацетата, фениллактата, которые токсичны для мозга. Концентрация фенилаланина повышается в крови в 20-30 раз (в норме 1,0-2,0 мг/дл), в моче –в 100-300 раз по сравнению с нормой (30 мг/дл). Концентрация фенилпирувата и фениллактата в моче достигает 300-600 мг/дл при полном отсутствии в норме. Фенилкетонурия (пировиноградная олигофрения) Фен Тир Фенилаланингидроксилаза Фенилпируват Фенилацетат Фениллактат

Слайд #15

Проявления ФКУ – нарушения умственного и физического развития, судорожный синдром, нарушение пигментации. Больные не доживают до 30 лет. Большие концентрации фенилаланина ограничивают транспорт тирозина и триптофана через гематоэнцефалический барьер и тормозят синтез нейромедиаторов (дофамина, норадреналина, серотонина). Для выявления ФКУ разработана скрининг-программа (наличие простого метода обнаружения, опасные последствия, частота не менее 1:20 тыс., есть способы предупреждения или лечения). Используют качественные и количественные методы обнаружения патологических метаболитов в моче (фенилпируват, фениллактат), определение фенилаланина в крови и моче. Лечение: содержание ребенка 10-12 месяцев на диете с малым содержанием фен (не более 10-12 мг в сутки) с повышенным содержанием тир. Прием глу, который быстро поступая в мозг в реакции переаминирования переводит фенилпировиноградную кислоту в фенилаланин. Фенилкетонурия

Слайд #16

Наследуется по аутосомно-рецессивному типу, частота 1:20 тыс. новорожденных. Причина метаболического нарушения - врожденный дефект тирозиназы, катализирующей превращение тирозина в диоксифенилаланин в меланоцитах, что приводит к нарушению синтеза пигментов меланинов. Клинические проявления альбинизма – снижение до отсутствия пигментации кожи, волос, снижение остроты зрения, светобоязнь. Длительное пребывание таких больных на солнце приводит к раку кожи. Помощь – генетическая консультация. Альбинизм Тир ДОФА Тирозиназа ( в меланоцитах) Меланины (кожа, волосы, радужная оболочка)

Слайд #17

Наследуется по аутосомно-рецессивному типу, частота встречаемости – 2-5 : 1 млн. новорожденных. Причина заболевания - дефект диоксигеназы гомо-гентизиновой кислоты. С мочой выделяется большое количество гомогентизиновой кислоты (до 0,5 г/сут), которая кислородом окисляется с образованием темных пигментов алкаптонов. Кроме потемнения мочи, характерна пигментация соединительной ткани (охроноз) и артрит. Алкаптонурия («черная моча») Гомогентизиновая к-та Диоксигеназа гомоге- низированной кислоты Ацетоацетат Фумарат Фумарилаце- тоацетат

Слайд #18

Нарушения катаболизма тирозина в печени приводит к тирозинемии и тирозинурии. Различают 3 типа тирозинемии: 1) Тирозинемия типа 1 (тирозиноз). Причина – дефект фермента фумарилацетоацетатгидролазы. Клинические проявления у новорожденных – диарея, рвота, задержка в развитии. Без лечения дети погибают в возрасте 5-8 месяцев из-за развивающейся недостаточности печени. Для лечения используют диету с пониженным содержанием тирозина и фенилаланина. Тирозинемии Ацетоацетат Фумарат Фумарилацетоацетат Фумарилацетоацетатгидролаза

Слайд #19

2) Тирозинемия типа 2 (Синдром Рихнера –Ханхорта). Причиной является дефект фермента тирозинаминотранс-феразы. Для заболевания характерны поражения глаз и кожи, умеренная умственная отсталость, нарушения координация движений. 3) Тирозинемия новорожденных (кратковременная). Причина – дефект фермента п–гидроксифенилпируватдиоксигеназы. В крови повышается концентрация п-гидроксифенилацетата, тирозина и фенилаланина. Тирозинемии n-гидроксифенилпируват Гомогентизиновая к-та n-гидроксифенилпи- руватдиоксигеназа ТИР n-гидроксифенилпируват Тирозинаминотрансфераза При лечении назначают малобелковую диету и витамин С.

Слайд #20

Биологическая роль триптофана (незаменимая, гликокетогенная) Триптофан Серотонин (медиатор) Мелатонин (гормон) Белок (активные центры) Никотинамид (витамин РР) Ацетоацетат Глюкоза Эпифиз Печень Нервная ткань, гладкая муску- латура, кишечник

Слайд #21

Синтез серотонина (гладкая мускулатура, кишечник) и мелатонина (эпифиз) Триптофан NН СН2 СН СООН NН2 О2 Н2О NН СН2 СН СООН NН2 НО 5-гидрокситриптофан СО2 Декарбоксилаза -5-гид рокситриптофана NН СН2 СН2 NН2 НО SAM (-CH3) NН СН2 СН2 NН2 Н3СО Серотонин СН3CoSKoA NН СН2 СН2 NН Н3СО СO СН3 Мелатонин Триптофандиокси- геназа (С) SAG (В6)

Слайд #22

Обмен триптофана Триптофан Печень Никотинамид Серотонин Индолы Нервная система Бактерии желудочно- кишечного тракта Печень Глюкоза Кетоновые тела

Слайд #23

Биологическая роль серотонина Стимулирует сокращения гладкой мускулатуры, перистальтику кишечника; Оказывает сосудосуживающее действием, регулирует АД, t, дыхание; Обладает антидепрессивным действием; Участвует в аллергических реакциях;

Слайд #24

Синтез витамина РР Триптофан NН СН2 СН СООН NН2 О2 Н2О NН СН2 СН СООН NН2 НО 5-гидрокситриптофан Триптофандиокси- геназа (С) С СН2 СН СООН О NН2 Кинуренин АЛА С О N NН2 Никотинамид

Слайд #25

Врожденное нарушение обмена триптофана - болезнь Хартнупа Возникает метаболический дефект связан с генетическим дефектом фермента триптофандиоксигеназы или врожденным нарушением всасывания триптофана в кишечнике и реабсорбции в почках. Основными клиническими и лабораторными проявлениями являются пеллагроподобные кожные проявления (дерматит), диарея, задержка умственного развития (дименция) (гиповитаминоз 3Д), психические расстройства, аттаксия, гипераминоацидурия. триптофандиоксигеназа 5-гидрокситриптофан Три

Слайд #26

NH2 N NH -CH2-CH-COOH NH2 NH3 N NH -CH=CH-COOH гистидаза Гистидин Уроканиновая кислота Печень, кожа Гистидин- декарбоксилаза СО2 N NH -CH2-CH- (В6) Гистамин Нервная ткань, гладкая мускулатура, желудочно-кишечный тракт Наследственный дефект гистидазы вызывает накопление гистидина и развитие гистидинемии, которая проявляется задержкой в умственном и физическом развитии детей.

Слайд #27

Биологическая роль гистамина Стимулирует секрецию желудочного сока, слюны; Повышает проницаемость капилляров, вызывает отеки; Снижает АД, но увеличивает внутричерепное давление; Сокращает гладкую мускулатуру легких, вызывая удушье; Участвует в воспалении – расширяет сосуды, покраснение кожи, отёк; Вызывает аллергические реакции; Выполняет роль нейромедиатора, медиатора боли. Гис Гистамин

Слайд #28

Валин, лейцин, изолейцин Незаменимые аминокислоты Вал Лей Илей гликогенная (пропионил-КоА сукцинил-КоА глю) кетогенная гликокетогенная (ацетил-КоА + пропионил-КоА) (ацетил-КоА кетоновые тела)

Слайд #29

Обмен аминокислот с разветвленной цепью Лейцин Изолейцин Валин α-Кетоизокапроат α-Кето-β-метилвалериат α-Кетоизовалериат Ацил-КоА- производ- ные жирных кислот CО2 αКГ ГЛУ Аминотрансфераза АМК с разветвленной цепью Дегидрогеназный комплекс α-кетокислот с разветвленной цепью

Слайд #30

β-окис- ление Врожденные нарушения разветвленных аминокислот «Моча с запахом кленового сиропа» α-кетоизовалери-ановая к-та ТДФ Лей Илей α-кетоизокап- роновая к-та α-кетометилва- лериановая к-та ТДФ ТДФ Изовалери-ановая к-та Метилбу- тановая к-та Изобута- новая к-та Вал Накопление в крови и тканях Нарушение биосинтеза апофер-ментов или коферментов ката-лиза окислительного декарбок-силирования продуктов обмена ВАЛ, ЛЕЙ, ИЛЕЙ Нарушения чувствительности, бо-ли, мышечная слабость, психичес-кие расстройства, задержка разви-тия, угнетение ЦНС, гипотония, гипогликемия Ограничение белка, ис-кусственное вскармли-вание смесью с органи-чением: ВАЛ, ЛЕЙ, ИЛЕЙ. Мегавитаминотерапия