Кафедра биологической химии ПУТИ ОБМЕНА ОТДЕЛЬНЫХ АМИНОКИСЛОТ
Фенилаланин – незаменимая аминокислота, так как в клетках животных не синтезируется ее бензольное кольцо, гликокетогенная. Тирозин – условнозаменимая аминокислота, может синтезироваться из фенилаланина, гликокетогенная.
Биологическая роль фенилаланина и тирозина Катехоламины ФЕНИЛАЛАНИН ТИРОЗИН Белки Дофамин Норадреналин Адреналин Меланины Йодтиронины Нервная ткань Надпочечники Кожа Волосы Радужная оболочка глаз Щитовидная железа ОПК Ацетоацетат Глюкоза Печень
Синтез катехоламинов (надпочечники, нервная ткань) О 2 Н 2 О ДОФА-декарбоксилаза (В 6) Тирозингидроксилаза (Fe 2+) СО 2 ДОФА Тирозин Норадреналин О 2 ДОФамин Метилтрансфераза SAM ДОФамингидроксилаза (С, Сu 2+) SAGгомоцис Адреналин Н 2 О
Значение катехоламинов ДОФамин – нейромедиатор среднего отдела мозга. Норадреналин – тормозный медиатор симпатической нервной системы и разных отделов головного мозга, может выполнять функцию возбуждающего медиатора в гипоталямусе, участвует в регуляции гемодинамики сердечно-сосудистой системы. Адреналин – гормон интенсивной физической работы, синтезируется при стрессе, регулирует основной обмен, усиливает сокращение сердечной мышцы.
Нарушение обмена ДОФамина Болезнь Паркинсона – развивается при гипосекреции дофамина в черной субстанции мозга (в среднем отделе мозга). Частота 1: 200 среди людей старше 60 лет. Дефект ферментов тирозингидроксилазы или ДОФАдекарбоксилазы. Основные симптомы заболевания : акенизия (скованность движений), ригидность (напряжение мышц), тремор (непроизвольное дрожание). Гиперсекреция дофамина в височной доле мозга обнаруживается при шизофрении. ДОФА-декарбоксилаза тирозингидроксилаза Тир ДОФА О 2 Н 2 О ДОФамин СО 2
Синтез меланинов (меланоциты) Кожа Волосы Радужная оболочка глаз ОH ОH О 2 Н 2 О ОH Тирозиназа (Cu 2+) CH 2 CH CH 2 NH 2 CООH Тирозин CH NH 2 CООH ДОФА Пигменты МЕЛАНИНЫ
Синтез йодтиронинов (щитовидная железа) 2 J- 1. J 20 2 е СН 2 2. НО СН (фиксация и окисление) Тиреоглобулин (ТГ) NН 2 Тирозин СН 2 НО СН СО 3 НО СН 2 NН 2 СН NН 2 Монойодтирозин (3 -йодтирозин) J J 2 3 НО 5 J СН 2 СН NН 2 Дийодтирозин (3, 5 -дийодтирозин) СН NН 2 (комплекс тир и ТГ) J J 2 3. СН 2 НО СООН СО СО СО
Синтез трийодтиронина (Т 3) J 4. НО J 3 СН 2 СН СО 3 НО NН 2 Дийодтирозин (3, 5 -дийодтирозин) J J НО 3 3 О 5 СН 2 J ТГ СН NН 2 J Монойодтирозин (3 -йодтирозин) Н 2 О СН 2 5 Трийодтиронин (Т 3) СН NН 2 СО СО
Синтез тетрайодтиронина (тироксина, Т 4) J 5. J 3 НО СН 2 5 СН СО NН 2 J СН NН 2 Дийодтирозин (3, 5 -дийодтирозин) J J 3 НО СН 2 5 J Дийодтирозин (3, 5 -дийодтирозин) Н 2 О 3 НО 5 J ТГ Т 3 – более активен Т 4 – синтезируется в 10 раз больше Т 3 : Т 4 = 1 : 10 3 О 5 J СН 2 СН СО NН 2 Тетрайодитироксин (тироксин, Т 4) СО
Катаболизм фенилаланина и тирозина в печени Тирозинаминотрансфераза (В 6) Фенилаланингидроксилаза О 2 α-КГ Н 2 О Фенилаланин ГЛУ Тирозин n-гидроксипируватдиоксигеназа Диоксигеназа гомогентизиновой кислоты (С, Fe 2+) О 2 Н 2 О О 2 Гомогентизиновая кислота n-гидроксифенилпируват Фумарилацетоацетатгидролаза Ацетоацетат Фумарилацетоацетат Глюкоза ОПК
Альтернативные пути катаболизма фенилаланина α - КГ Фен Глу ПФ NADH+H+ NAD+ СН 2 – СООН Фенилпируват NAD+ ОH О Фениллактат H 2 O NADH+H+ СН 2 – СН – СООН СО 2 Глн СН 2 – СООН H 2 O Фенилацетилглутамин Кровь Фенилацетат Почки
Врожденные нарушения обмена ФЕН и ТИР Белки (пищи и тканей) Фенилаланингидроксилаза Фенилкетонурия Фенилпируват Фенилактат Фенилацетат Тирозиназа (меланоциты) Тир Альбинизм ДОФА Тирозинемия II Тирозинаминотрансфераза Парагидроксифенилпируват Семейный гипотиреоз (кретинизм) n-гидрок. Тирозинемия III сифенилпируватдиоксигеназа Гомогентизиновая к-та Алкаптонурия Диоксигеназа гомогенизированной кислоты Фумарилацетоацетат Тирозинемия I (тирозиноз) Фумаровая Ацетоацетат Меланины Фумарилацетоацетатгидролаза Гормоны щитовидной железы
Фенилкетонурия (пировиноградная олигофрения) 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. Фенилацетат Фенилаланингидроксилаза Фенилпируват Фениллактат Фен Тир
Фенилкетонурия • 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.
Альбинизм 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. Тирозиназа ( в меланоцитах) Тир ДОФА Меланины (кожа, волосы, радужная оболочка)
Алкаптонурия ( «черная моча» ) Наследуется по аутосомно-рецессивному типу, частота встречаемости – 2 -5 : 1 млн. новорожденных. Причина заболевания - дефект диоксигеназы гомогентизиновой 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. Диоксигеназа гомогенизированной кислоты Гомогентизиновая к-та Фумарилацетоацетат Фумарат Ацетоацетат
Тирозинемии 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. Фумарилацетоацетатгидролаза Фумарилацетоацетат Фумарат Ацетоацетат
Тирозинемии 2) Тирозинемия типа 2 (Синдром Рихнера –Ханхорта). Причиной является дефект фермента тирозинаминотрансферазы. Для заболевания характерны поражения глаз и кожи, умеренная умственная отсталость, нарушения координация движений. Тирозинаминотрансфераза ТИР n-гидроксифенилпируват 3) Тирозинемия новорожденных (кратковременная). Причина – дефект фермента п–гидроксифенилпируватдиоксигеназы. В крови повышается концентрация п-гидроксифенилацетата, тирозина и фенилаланина. n-гидроксифенилпируватдиоксигеназа n-гидроксифенилпируват Гомогентизиновая к-та При лечении назначают малобелковую диету и витамин С.
Биологическая роль триптофана (незаменимая, гликокетогенная) Эпифиз Белок (активные центры) Мелатонин (гормон) Триптофан Серотонин (медиатор) Нервная ткань, гладкая мускулатура, кишечник Никотинамид (витамин РР) Ацетоацетат Глюкоза Печень
Синтез серотонина (гладкая мускулатура, кишечник) и мелатонина (эпифиз) СН 2 СН О 2 NН НО СООН Н 2 О Триптофандиоксигеназа (С) Триптофан НО СН 2 NН Серотонин СН 3 Co. SKo. A Н 3 СО СН 2 NН 5 -гидрокситриптофан Н 3 СО NН 2 SAM SAG СН 2 NН NН Мелатонин NН СO СН 3 (В 6) СО 2 СН 2 (-CH 3) СН 2 СООН Декарбоксилаза -5 -гид рокситриптофана СН СН 2 NН 2
Биологическая роль серотонина 1. Стимулирует сокращения гладкой мускулатуры, перистальтику кишечника; 2. Оказывает сосудосуживающее действием, регулирует АД, t, дыхание; 3. Обладает антидепрессивным действием; 4. Участвует в аллергических реакциях;
Синтез витамина РР СН 2 СН NН 2 NН Триптофан СООН Н 2 О О 2 НО Триптофандиоксигеназа (С) СН 2 СН СООН СН NН 2 О С СН 2 СООН NН 5 -гидрокситриптофан АЛА О NН 2 С Кинуренин NН 2 N Никотинамид
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 3 Д), психические расстройства, аттаксия, гипераминоацидурия. триптофандиоксигеназа Три 5 -гидрокситриптофан
Гистидин (гликопластическая, частично заменимая) -CH 2 -CH-COOH NH 2 гистидаза N -CH=CH-COOH N Печень, кожа NH NH Гистидин Гис т дек арб идинокс ила за СО 2 (В 6) Уроканиновая кислота NH 3 -CH 2 -CH- NH 2 N NH Гистамин Нервная ткань, гладкая мускулатура, желудочнокишечный тракт Наследственный дефект гистидазы вызывает накопление гистидина и развитие гистидинемии, которая проявляется задержкой в умственном и физическом развитии детей.
Биологическая роль гистамина Гис 1. 2. 3. 4. 5. Гистамин 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; 6. Вызывает аллергические реакции; 7. Выполняет роль нейромедиатора, медиатора боли.
Валин, лейцин, изолейцин Незаменимые аминокислоты Вал Лей Илей гликогенная (пропионил-Ко. А кетогенная (ацетил-Ко. А сукцинил-Ко. А кетоновые тела) гликокетогенная (ацетил-Ко. А + пропионил-Ко. А) глю)
Обмен аминокислот с разветвленной цепью Лейцин αКГ ГЛУ α-Кетоизокапроат Изолейцин α-Кето-β-метилвалериат Валин α-Кетоизовалериат Аминотрансфераза АМК с разветвленной цепью CО 2 Ацил-Ко. Апроизводные жирных кислот Дегидрогеназный комплекс α-кетокислот с разветвленной цепью
Врожденные нарушения разветвленных аминокислот «Моча с запахом кленового сиропа» Вал Лей Илей α-кетоизовалериановая к-та α-кетоизокапроновая к-та α-кетометилвалериановая к-та ТДФ ТДФ Изобутановая к-та βокисление Изовалериановая к-та Метилбутановая кта Накопление в крови и тканях Нарушение биосинтеза апоферментов или коферментов катализа окислительного декарбоксилирования продуктов обмена ВАЛ, ЛЕЙ, ИЛЕЙ Нарушения чувствительности, боли, мышечная слабость, психические расстройства, задержка развития, угнетение ЦНС, гипотония, гипогликемия Ограничение белка, искусственное вскармливание смесью с органичением: ВАЛ, ЛЕЙ, ИЛЕЙ. Мегавитаминотерапия
Скачать презентацию Кафедра биологической химии ПУТИ ОБМЕНА ОТДЕЛЬНЫХ АМИНОКИСЛОТ
Индивидуальные пути обмена аминокислот 2.ppt