МОДУЛЬ №5 «ОБМЕН И ФУНКЦИИ
АЗОТСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ»
Обоснование.
Белки составляют основу структуры и функций живых организмов. Они являются незаменимыми веществами, выполняя целый ряд уникальных функций, обеспечивающих жизнедеятельность живых существ. Белковый обмен координирует, регулирует и интегрирует многообразие химических превращений в целостном организме, подчиняя его задачам сохранения вида, обеспечивая тем самым непрерывность жизни. Знания, полученные при изучении метаболизма белков, помогут врачу в понимании механизмов патологических процессов, а также в целенаправленном воздействии на многие процессы жизни.
При изучении данного модуля студент должен:
Знать:
1. Основы полноценного белкового питания, обеспечивающие поддержание азотистого баланса;
2. Этапы переваривания белков в желудочно-кишечном тракте, особенности синтеза и активации протеолитических пищеварительных ферментов;
3. Трансаминирование и дезаминирование аминокислот, диагностическое значение определения активности трансаминаз (АLТ и АSТ) в сыворотке крови;
4. Пути образования аммиака и реакции его обезвреживания в организме;
5. Реакции процесса биосинтеза мочевины (орнитиновый цикл);
6. Причины и последствия нарушения синтеза и выведения мочевины;
7. Пути использования безазотистых остатков аминокислот для синтеза глюкозы и кетоновых тел;
8. Значение метионина как донора метильной группы для синтеза различных соединений;
9. Особенности обмена фенилаланина, тирозина в разных тканях, нарушения их обмена: фенилкетонурия, алкаптонурия, альбинизм;
10. Физиологические функции биогенных аминов, пути их образования и инактивации.
Уметь:
1. Использовать знания о составе белков пищи для понимания основ рационального питания;
2. Применять знания о переваривании белков в норме для объяснения патогенеза заболеваний, возникающих при нарушениях этого процесса;
3. Использовать данные определения активности АLТ и АSТ в сыворотке крови для диагностики заболеваний сердца и печени;
4. Объяснять биохимические механизмы токсичности аммиака и его обезвреживания в организме;
5. Использовать эти знания для понимания причин возникновения гипераммониемии разных типов и ее клинических проявлений;
6. Интерпретировать результаты определения концентрации мочевины в биологических жидкостях для диагностики заболеваний;
7. Использовать знания об обмене некоторых аминокислот (метионина, фенилаланина, тирозина) для понимания их специфических функций в организме здоровового человека;
8. Объяснять причины нарушения обмена отдельных аминокислот при таких наследственных заболеваниях, как фенилкетонурия, алкаптонурия, альбинизм.
9. Интерпретировать результаты определения креатинина в моче для оценки функционального состояния мышц и почек;
10. Объяснять значение биогенных аминов для нормального функционирования организма и молекулярных основ лечения заболеваний, связанных с изменением их содержания (болезнь Паркинсона и др.), патогенеза заболеваний, связанных с нарушением их метаболизма;
11. Решать ситуационные задачи в рамках теории данного модуля.
Владеть:
1. Навыками проведения гдролиза белков под действием пепсина;
2. Методом определения активности трансаминаз в сыворотке крови;
3. Навыками определения содержание свободного аминного азота в сыворотке крови;
4. Навыками определения содержания солей аммония в моче;
5. Методикой определения концентрации креатинина в биологических жидкостях.
ЗАНЯТИЕ 1
Тема 5.1 «ОБЩИЕ ПУТИ КАТАБОЛИЗМА АМИНОКИСЛОТ»
Обоснование темы. Знание особенностей внутриклеточного обмена аминокислот в тканях, исследование активности ряда ферментов, участвующих в этих процессах необходимы врачам для диагностики некоторых заболеваний печени, сердца и других органов.
Цель занятия:
изучить аминокислотный фонд организма. Источники аминокислот, пути их использования;
знать общие пути катаболизма аминокислот (превращения по -аминогруппе, б - карбоксильной группе, углеродному скелету);
знать характеристику основных ферментов, участвующих в процессах катаболизма аминокислот по -аминогруппе (глутаматдегидрогеназа, АLТ, АSТ);
знать общую характеристику и кофакторную функцию витамина В6 (пиридоксина);
Необходимый исходный уровень.
Из курса биоорганической химии студенты должны знать понятия
трансаминирования,
декарбоксилирования,
восстановительного аминирования кетокислот.
Основные понятия темы
Общие и специфические пути катаболизма аминокислот. Трансаминирование и клинико-диагностическая роль трансаминаз. Окислительное дезаминирование и трансдезаминирование аминокислот.
ВОПРОСЫ К ЗАНЯТИЮ
1. Источники белков в питании.
2. Значение белка в питании и жизнедеятельности организма. Характеристика белковой диеты. Суточная норма белка.
3. Биологическая ценность различных белков. Заменимые и незаменимые аминокислоты. Полноценные и неполноценные белки.
4. Понятие об азотистом балансе (положительный азотистый баланс, отрицательный азотистый баланс, азотистое равновесие).
5. Основные группы ферментов, участвующих в переваривании белков в желудочно-кишечном тракте.
6. Протеолиз в желудке (роль соляной кислоты в переваривании белков).
7. Роль поджелудочной железы в переваривании белков.
8. Переваривание белков в кишечнике.
9. Всасывание продуктов переваривания белков.
10. Нейрогуморальная регуляция переваривания белков (секретин, холецистокинин (панкреозимин), гастрин).
11. Гниение аминокислот в кишечнике. Продукты гниения: путресцин, кадаверин, фенол, индол, скатол.
12. Роль печени в обезвреживании и выведении продуктов гниения аминокислот. Роль ФАФС и УДФ-глюкуроновой кислоты.
13. Внутриклеточный распад белков - катепсины. Биологическое значение катепсинов.
14. Аминокислотный фонд (пул) в живой клетке. Основные пути поступления и использования аминокислот в организме.
15. Пути распада аминокислот до конечных продуктов: превращения аминокислот по NH2 группе, по СООН группе и по углеродному “скелету”.
16. Трансаминирование (переаминирование). Химизм процесса, характеристика ферментных систем (трансаминаз), кофакторная роль витамина В6.
17. Роль пирувата, оксалоацетата и кетоглутарата в процессе трансаминирования. Коллекторная функция б– кетоглутарата и глутамата. Биологическое значение реакций трансаминирования
18. Аланиновая (АLТ) и аспарагиновая (АSТ) аминотрансферазы. Клиническое значение определения содержания трансаминаз в крови и тканях.
19. Дезаминирование аминокислот. Виды дезаминирования. Окислительное дезаминирование глутаминовой аминокислоты. Химизм процесса. Характеристика глутаматдегидрогеназы. Биологическая роль.
20. Трансдезаминирование аминокислот (непрямое дезаминирование). Роль кетоглутарата, глутамата в этом процессе. Биологическое значение процесса.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ЗАНЯТИЯ
Лабораторная работа 1
Определение свободного аминного азота в сыворотке крови
Свободный аминный азот представляет собой азот свободных аминокислот, содержащихся в сыворотке крови.
Принцип метода: содержание азота определяется колориметрически по интенсивности окрашивания с нингидриновым реактивом.
Ход работы:
1. Осаждение белков.
- в пробирку к 0,5 мл сыворотки добавляют 0,5 мл 0,04 N раствора уксусной кислоты;
- пробирку помещают в кипящую водяную баню на 5 минут;
- охлаждают и центрифугируют 10 минут при 1500 оборотах;
- надосадочную жидкость сливают в чистую пробирку.
2. Реакция с нингидрином:
- к 0,5 мл надосадочной жидкости добавляют 0,5 мл 1% раствора нингидрина;
- пробирку закрывают фольгой и помещают на 20 минут в кипящую водяную баню;
- пробирку охлаждают, и объем содержимого доводят до 10 мл;
- определяют оптическую плотность пробы на ФЭКе в кювете на 5 мм при зеленом светофильтре. Расчет производят по калибровочному графику.
Результат:
Вывод:
Клинико-диагностическое значение: В норме количество аминного азота составляет в среднем 2,9 мг%. Увеличение аминокислот в крови наблюдается при печеночной коме, гепатите, острой желтой атрофии печени, при отравлении фосфором, четыреххлористым углеродом, хлороформом, при квашиоркоре. Уменьшение уровня аминокислот наблюдается при нефрозах, после введения инсулина, гормона роста, андрогенов.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1.Повторить химическое строение, свойства, кофакторную функцию витамина В6, признаки гипо - и авитаминоза для этого витамина.
2. В тетради изобразить схему основных путей поступления и использования аминокислот в организме человека.
3. Решить ситуационные задачи.
№ 1
Когда человек переходит на рацион с высоким содержанием белка, у него повышается потребность в витамине В6. Дайте возможное объяснение этому явлению, учитывая участие данного витамина в работе пиридоксальфосфат-зависимых ферментов (ПАЛФ).
№ 2
У пациента с подозрением на инфаркт миокарда определяли активность АLТ и АSТ в крови. Активность какой из аминотрансфераз увеличится в большей степени при такой патологии и почему? Назовите другие ферменты, активность которых определяют в крови для подтверждения указанной патологии. При ответе на вопрос:
а) напишите реакции, которые катализируют АLТ и АSТ;
б) объясните значение этих реакций в метаболизме амнокислот.
№ 3
При обследовании работников объединения «Химчистка» у одной из работниц было обнаружено увеличение активности АLТ в крови в 5,7 , а АSТ в 1,5 раза. Обсуждая эти результаты, врач практикант А. предложил, что активация ферментов связана с тем, что работница накануне анализов получила с пищей избыток мясных продуктов, и решил, что особых причин для беспокойства нет, а нужно сделать повторный анализ. предложил госпитализировать эту работницу, полагая, что у нее поражение печени органическими растворителями. Кто из врачей-практикантов прав и почему?
ОСНОВНАЯ УЧЕБНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Биологическая химия [Текст]: учебник / под ред. чл.-корр. РАН, проф. .-М.:ГЭОТАР-Медиа, 2012.-624 с.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Березов, [Текст]: учебник / , .-М.: Медицина,2007.- 704 с.
2. Биологическая химия [Текст]: учебник для мед. вузов / [и др.]. – М.: МИА,2008.-368 с.
3. Чиркин, / , .- М.: Медицинская литература, 2010.- 605 с.
