Выделение конечных продуктов азотистого обмена. Азотистый обмен Главные причины повышения…

Белок является одним из основных и жизненно необходимых пищевых ингредиентов. Он используется организмов прежде всего для пластических целей, что делает его особенно важным, совершенно незаменимым для растущего организма.

Для правильного развития ребенка необходимо регулярное и достаточное введение полноценных белков. Белки пищи частично используются организмом ребенка и для энергетических целей.

Всасывание аминокислот, а может быть и более сложных соединений - полипептидов, образующихся, как указывалось выше, под влиянием воздействия на белки пищи целого ряда протеаз пищеварительного тракта, происходит весьма совершенно и почти не зависит от возраста ребенка и способа его вскармливания.

Количество всосавшегося в кишечник азота не поддается точному учету, но практически можно считать, что количество азота в стуле является мерилом неиспользованных организмом белков пищи.

У грудных детей, вскармливаемых женским молоком, в кишечнике всасывается в среднем около 80-90% всего введенного азота. При смешанном и искусственном вскармливании процент азота, резорбируемого организмом, несколько меньше. Количество используемого азота до известной степени зависит от характера белка, его количества и сочетания с одновременно вводимыми другими ингредиентами пищи.

После приема белковой пищи количество общего остаточного и аминного азота крови нарастает, достигает у грудных детей максимума через 3-4 часа после кормления и через 5 часов снова снижается к первоначальному уровню. У новорожденных максимум пищевой гиперазотемии наступает раньше. Дальнейшая судьба всасывающихся в кишечнике аминокислот изучена мало. Аминокислоты с током крови достигают отдельных клеток организма, где и используются для построения белковых молекул тканей. Частично аминокислоты подвергаются дезаминированию; часть адсорбируется эритроцитами. Часть белков, всосавшихся в кишечнике в виде аминокислот, снова выделяется в желудок и снова подвергается расщеплению и всасыванию.

Существенное значение для оценки особенностей азотистого обмена у детей представляет задержка азота организмом. По прежним наблюдениям, процент использования азота пищи колеблется в зависимости от возраста ребенка и способа вскармливания, тогда как количество ретенированного азота зависит от возраста и почти не зависит от размеров белковой нагрузки. Однако новейшие наблюдения показывают, что как использование, так и задержка азота пищи зависят не только от возрастных потребностей организма, но и от количества введенного с пищей белка. Улучшение задержки под влиянием повышения нагрузки белками имеет, однако, известные пределы; после дачи детям более 5-6 г белка на 1 кг веса дальнейшее увеличение задержки азота приостанавливается.

Грудной ребенок с его интенсивно текущими пластическими процессами задерживает белков относительно вдвое больше, чем взрослый. Несомненно, что между энергией роста и степенью усвоения белков существует известный параллелизм, но ошибочно думать, что всякой повышенной задержке азота соответствует улучшение процессов роста и наоборот.

Большая часть избыточно введенных белков вступает в энергетический обмен и ведет к чрезмерному теплообразованию; меньшая часть временно может вести к гиперпротеинемии. Деэаминированный остаток белков, введенных с пищей в избыточном количестве, ведет к отложению жира и углеводов.

У взрослого, как правило, имеется азотистое равновесие, у детей - положительный азотистый баланс.

Под азотистым равновесием понимают такое состояние белкового метаболизма, когда количества азота, поступающего в организм с пищей, и азота, выделяющегося с мочой и стулом, равны между собой. При положительном балансе количество вводимого азота больше общего количества выводимых азотистых начал.

У детей первых дней периода новорожденности, по-видимому, может быть временно отрицательный азотистый баланс. При искусственном вскармливании отрицательное азотистое равновесие у новорожденных может сменяться положительным балансом несколько позже. Относительная величина положительного баланса азота достигает максимума в первом квартале 1-го года жизни.

За счет белков пищи должно покрываться приблизительно 10-15% общего суточного количества калорий. Дети, получающие только грудное молоко, должны получать 1,2-2 г белка в день на 1 кг веса, дети этого же возраста, находящиеся на искусственном питании, нуждаются в 3-4 г белка на единицу веса. В более старшем возрасте суточная потребность в белках равна 3,0-3,5 г на 1 кг веса.

Дети долгое время могут достаточно хорошо развиваться на гораздо меньших белковых нагрузках, что, однако, надо признать нецелесообразным.

Ребенок нуждается не в минимальном, а в оптимальном для него количестве белка, что только и может обеспечить ему вполне правильное течение процессов межуточного обмена, а следовательно, и роста.

При недостатке белков нарушается переваривание углеводов. Не должно быть, конечно, и избытка белков, что легко ведет у детей к сдвигу щелочно-кислотного равновесия в сторону ацидоза, столь небезразличного для ребенка.

Вопрос об оптимальном для ребенка белковом рационе не может ограничиваться лишь одной количественной стороной. Гораздо большее значение имеет качество вводимых белков, наличие в них аминокислот, необходимых для построения белковой молекулы тканей детского тела. К таким жизненно необходимым аминокислотам относятся триптофан, лизин, валин, лейцин, изолейцин, аргинин, метионин, треанин, фенилаланин, гистидин.

Правильный белковый обмен возможен лишь при надлежащей корреляции между белками и другими основными пищевыми ингредиентами. Введение углеводов значительно улучшает задержку белков, тогда как жиры несколько ухудшают их использование. Достаточное введение воды и солей - необходимое условие для правильного течения метаболизма белков.

Конечные продукты азотистого обмена выделяются главным образом с мочой; количественные взаимоотношения между главнейшими азотистыми компонентами мочи (мочевиной, аммиаком, мочевой кислотой, креатинином, креатином, аминокислотами и т. д.) обнаруживают определенные возрастные особенности, что зависит от своеобразия эндогенного и экзогенного обмена белков у детей.

Для новорожденных характерно большое количество выделяемого с мочой азота, достигающее в первые дни жизни 6-7% по отношению к суточному количеству мочи. С возрастом процентное содержание азота в моче уменьшается, но общее суточное количество азота, особенно в течение первых 4 лет жизни, интенсивно увеличивается; количество азота на I кг веса достигает максимальной величины к 6 годам, а затем начинает постепенно снижаться.

У грудных детей за счет мочевины выделяется азота относительно несколько меньше, а за счет аммиака и мочевой кислоты относительно значительно больше, чем у взрослого.

Большая часть азота, поступающего в организм в качестве белков пищи, выделяется с мочой в виде мочевины. У новорожденных в первые дни жизни количество мочевины достигает приблизительно 85% общего азота мочи. С 4-5-го дня жизни количество мочевины снижается до 60%. а с 2 месяцев начинает снова нарастать.

У грудных детей за счет мочевины выделяется азота на 8- 10%. а У более старших детей на 3-5%, меньше, чем у взрослых. Количество мочевины зависит от характера и количества получаемых ребенком белков. Меньшее количество мочевины надо считать явлением компенсаторным, так как ребенок нуждается в относительно больших количествах аммиака.

Однако этот вопрос не может считаться окончательно решенным; в настоящее время допускается, что фермент аргиназа действует на аминокислоту аргинин и расщепляет ее на мочевину и орнитин; орнитин соединяется с аммиаком и превращает его в аргинин и т. д. Этот путь образования мочевины еще нельзя считать достаточно изученным.

Мочевой кислоты особенно много в моче новорожденных; максимум выделения ее приходится на 3-4-й день жизни. Обильное выделение мочевой кислоты, кислая реакция и малое количество мочи являются причиной возникновения у новорожденных так называемого мочекислого инфаркта - отложения в собирательных трубочках и в ductus papillares почек солей мочевой кислоты, мочекислых аммония и натрия и щавелевокислой извести. С постепенным увеличением количества мочи мочевая кислота вымывается. Эта так называемая инфарктная моча мутна, высокого удельного веса, дает обильный красноватый осадок свободных уратов и аморфных мочекислых солей. Инфарктная моча наблюдается у 85-100% здоровых новорожденных.

Мочевая кислота и пуриновые основания мочи у грудных детей - эндогенного происхождения; происходят они главным образом из нуклеопротеидов пищеварительных соков и из слущившихся клеток кишечного эпителия.

У старших детей выделяемая с мочой мочевая кислота - экзогенно-эндогенного происхождения; количество ее в значительной мере определяется характером пищи.

Суточное количество мочевой кислоты, выделяемое с мочой, с возрастом увеличивается; количество мочевой кислоты, рассчитанное на 1 кг веса (относительное выделение), наоборот, с возрастом падает, уменьшается также и процентное отношение мочевой кислоты мочи к общему азоту мочи.

Нарастание с возрастом образования мочевины и относительное уменьшение мочевой кислоты говорят 66 уменьшении интенсивности процессов роста и о большем совершенстве обмена веществ.

Аммиак выделяется в моче в виде солей серной и фосфорной кислот. За счет аммиака у детей выделяется относительно больше азота, чем у взрослых.

Избыток аммиака в детской моче зависит от неполного превращения его в мочевину. Аммиак входит в состав солей серной и фосфорной кислот, образующихся при расщеплении белка и фосфорсодержащих органических соединений. У взрослого это осуществляется отчасти за счет щелочных земель (Na, К, Са, Mg), поступающих в достаточном количестве с пищей. Детский организм эти соли использует для пластических целей; кроме того, всасывание их в кишечнике несколько затруднено образованием мыл вследствие относительно большого содержания жира в пище ребенка.

Повышенное содержание аммиака в моче не говорит об ацидозе и ацидурии, а скорее об алкалопении, указывая на некоторый недостаток щелочей. У старших детей количество аммиака в моче зависит от характера пищи, главным образом от характера ее зольного остатка; при большом количестве овощей поступает много щелочей и, следовательно, меньше выделяется аммиака с мочой; при мясной пище, наоборот, больше образуется кислых продуктов межуточного обмена, нейтрализуемых аммиаком и выделяющихся с мочой в виде соответствующих соединений.

Аминокислоты у грудных детей выделяются с мочой в значительно большем количестве, чем у взрослых; в моче недоношенных детей их особенно много.

Креатинин происходит из креатина, образующегося в мышцах, и потому на него следует смотреть как на особый продукт мышечного обмена. Сравнительно слабым развитием у детей мышечной системы и значительно меньшим содержанием в их мышцах креатина, по-видимому, и объясняется малое содержание креатинина в моче детей.- Между количеством креатинина в моче и массой тела (вернее, количеством мышц) имеется известная пропорциональность.

В отличие от мочи взрослых, в моче детей имеется креатин. У мальчиков он обнаруживается до 6 лет, у девочек - значительно дольше, до периода полового созревания. Причины креатинурии у детей окончательно не выяснены. Надо полагать, что сказывается своеобразие углеводного (Толкачевская) и интенсивность водного обмена, ведущих к вымыванию креатина, но не исключено влияние и некоторого несовершенства обмена, вследствие чего креатин не превращается в креатинин.

Обмена выделяют хрящевые, костные рыб, рептилии, птиц и млекопитающих.

Среди приспособлений, позволивших пресмыкающимся перейти к наземному образу жизни, важное место занимает смена мезонефрической (туловищной) почки (круглоротые, рыбы, земноводные) метанефрической (тазовой) почкой и связанная с этим перестройка водно-солевого обмена. При этом изменился состав выводимых из организма продуктов азотистого обмена. Его конечными продуктами бывают несколько веществ - аммиак , мочевая кислота, мочевина, креатин, креатинин и др., но, как правило, какое-нибудь одно из них преобладает. Костистые пресноводные рыбы выделяют преимущественно аммиак, который выводится не только почками, но и через жаберные лепестки. У морских костистых рыб наравне с аммиаком в заметных количествах выделяется мочевина, окись триметиламина, креатин и креатинин. В то же время все современные хрящевые рыбы, а среди костных двоякодышащие и кистеперые выводят мочевину. У одного вида - двоякодышащей рыбы протоптеруса - оба типа выделения могут сменять друг друга: выделение аммиака (аммонотелия) преобладает в активном состоянии и мочевины (уреотелия) - в период спячки. Первичным, видимо, было выведение аммиака - конечного продукта азотистого обмена. Но его высокая токсичность требует быстрого выведения из организма, что в пресных водах облегчается постоянным поступлением воды через покровы. При ограниченном поступлении воды возникает необходимость перевода аммиака в менее токсичные соединения - мочевину и триметиламиноксид - с помощью ферментов в печени и почках. Мочевина выделяется в просвет канальца нефрона железистыми клетками. Этот процесс обеспечивается формированием воротной системы почек, появившейся уже у рыб и хорошо развитой у земноводных. Можно заметить, что воротная система почек есть, как правило, у тех групп позвоночных, которые по тем или иным причинам вынуждены экономить воду.

У пресмыкающихся эта потребность особенно возросла. Приспособлением к жизни на суше у них явилось не только усиление секреторного аппарата стенок почечных канальцев, но и переход на новый тип экскреции - на выведение из организма по преимуществу слабо растворимой в воде мочевой кислоты. Она преобладает в моче большинства пресмыкающихся и выводится в виде взвеси мелких кристалликов («белая моча»); лишь у водных черепах в моче преобладает мочевина, выводимая в водном растворе

89. Дифференцировка пищеварительного тракта в ряду позвоночных.

Органы пищеварения

Система пищеварительных органов представлена трубкой, начинающейся ротовым отверстием и заканчивающейся анальным отверстием. Эпителий пищеварительного тракта является энтодермальным. Только в области ротового и анального отверстий энтодермальный эпителий незаметно переходит в эктодермальный.

Пищеварительный тракт подразделяется на следующие основные отделы:

1. ротовая полость, служащая для принятия пищи;

2. глотка - отдел, всегда связанный с органами дыхания: у рыб в глотку открываются жаберные щели, у наземных позвоночных в глотке располагается гортанная щель; глотку справедливо называют дыхательным отделом пищеварительной трубки;

3. пищевод;

4. желудок - расширение кишечного тракта, имеющее в некоторых случаях весьма сложное устройство;

5. кишечник, в типичном случае подразделяющийся на переднюю, или тонкую, среднюю, или толстую, и заднюю, или прямую, кишку.

Морфологическое усложнение кишечного тракта в ряду позвоночных идёт по пути его удлинения и дифференцировки на отделы. В пищеварительную трубку открываются протоки трёх видов пищеварительных желёз: слюнных, печени, поджелудочной.

Слюнные железы - приобретение наземных позвоночных. В них преобразуются слизистые железы ротовой полости. Секрет их смачивает пищу и способствует расщеплению углеводов.

Печень и поджелудочная железа развиваются путём выпячивания переднего отдела эмбриональной кишки. Функции обеих желёз шире, чем только пищеварительные. Так, печень кроме выделения желчи, эмульгирующей жиры и активизирующей действие других пищеварительных ферментов, служит важным органом обмена веществ. Здесь нейтрализуются некоторые вредные продукты распада, накапливается гликоген. Ферменты поджелудочной железы расщепляют белки, жиры и углеводы. Одновременно поджелудочная железа служит органом внутренней секреции.

88. Показать усложнение дыхательной системы в ряду: земноводные, рептилии, птицы, млекопитающие. Особенности дыхательной системы птиц. Механизм дыхания у птиц.

Жабры имеются также у моллюсков, рыб и некоторых амфибий. Газы диффундируют через тонкий жаберный эпителий в кровь и разносятся по всему организму. Каждое животное, дышащее при помощи жабр, имеет какое-либо приспособление, обеспечивающее непрерывное омывание их током воды (открывание рта рыбами, движение жаберных крышек, постоянное движение всего тела и др.).

Развитие легочного дыхания имеет свою длительную эволюцию. Развитие легких намечается у некоторых рыб, у ископаемых предков которых был вырост на переднем конце пищеварительного тракта. У той ветви рыб, которая впоследствии дала начало наземным позвоночным животным, из этого выроста развилось легкое. У других рыб он превратился в плавательный пузырь, т. е. в орган, который в основном служит для облегчения плавания, хотя иногда несет и дыхательную функцию. Легкие большинства примитивных амфибий - тритонов, амбистом и др. - имеют вид простых мешков, покрытых снаружи капиллярами. Легкие лягушек и жаб имеют внутри складки, увеличивающие дыхательную поверхность. Лягушки и жабы не обладают грудной клеткой и у них нет межреберных мышц, поэтому у них существует нагнетательный тип дыхания, основанный на действии клапанов в ноздрях и мышц в области горла. Когда открыты носовые клапаны, дно ротовой полости опускается (рот закрыт) и в нее входит воздух. Затем носовые клапаны закрываются и мышцы горла, сокращаясь, уменьшают размеры ротовой полости и вытесняют воздух в легкие.

Эволюция дыхательной системы происходила в направлении постепенного расчленения легкого на более мелкие полости, так что строение легких у рептилий, птиц и млекопитающих постепенно усложняется. У ряда рептилий (например у хамелеона) легкие снабжены придаточными воздушными мешками, которые раздуваются при наполнении воздухом. Легкие птиц также имеют воздушные мешки, распространяющиеся по всему телу. Благодаря им воздух может проходить через легкое и полностью обновляться при каждом вдохе. У птиц при полете существует двойное дыхание, когда воздух в легких насыщается кислородом при вдохе и выдохе. Кроме того, воздушные мешки играют роль мехов, продувающих воздух через легкие за счет сокращения летательных мышц.

Легкие млекопитающих имеют более сложное и совершенное строение, обеспечивающие достаточное насыщение кислородом всех клеток тела, и тем самым, обеспечивают высокий обмен веществ.

87. Особенности дыхательной системы в ряду круглоротые, хрящевые и костные рыбы.

у круглоротых образуются жаберные щели, соединяющие полость глотки с внешней средой. Из выстилающей жаберные щели энтодермы формируются чечевицеобразные жаберные мешки, внутренняя поверхность которых покрыта многочисленными складками. Мешок внутренним узким каналом открывается в полость глотки, а наружным - на боковой поверхности тела животного. Просветы между межжаберными перегородками и жаберными мешками-околожаберные синусы - заполнены лимфой. У миксин от 5 до 16 пар жаберных мешков; у семейства бделлостомовые каждый из них открывается наружу самостоятельным отверстием, а у семейства миксииовые наружные каналы жаберных мешков каждой стороны, соединяясь, открываются наружу общим отверстием примерно посредине тела. У миног 7 пар жаберных мешков, каждый из которых открывается наружу самостоятельным отверстием. У личинок (пескороек) каждый мешок внутренним отверстием открывается в глотку, у взрослых миног - в дыхательную трубку.

У хрящевых Основную часть дыхательной системы составляют большие жаберные пластины эктодермального Происхождения, прикрепленные одной из сторон к межжаберным перегородкам. Большая поверхность пластин обеспечивает достаточно интенсивный газообмен. При вдохе глотка расширяется, вода поступает через рот и омывает жаберные пластины. При выдохе объем глотки уменьшается и вода выходит наружу через жаберные щели, число которых у большинства видов 5, а у меньшинства видов 7. Жаберных крышек у хрящевых рыб нет. Кроме упомянутых жаберных щелей у большинства видов сзади глаз имеются рудиментарные жаберные щели - брызгальца, открывающиеся в переднюю часть глотки, куда через них поступает вода при вдохе.

У костных рыб Главными органами дыхательной системы являются жабры, состоящие из многих лепестков, прикрепленных проксимальными концами к жаберным дугам в отличие от жаберных пластин хрящевых рыб, прикрепленных одной стороной к межжаберным перегородкам. Следовательно, поверхность жабр костных рыб значительно больше, чем у хрящевых рыб. Более совершенен и механизм вдоха и выдоха. Довольно значительная часть газообмена (в среднем около 10%) совершается через кожу. В газообмене могут принимать участие плавательный пузырь и некоторые части кишечника.

86. Описать схему артериального и венозного кровообращения млекопитающих

Кровеносная система. У представителей этого класса сердце четырехкамерное (рис. 109).

Рис. 109. Схема кровеносной системы млекопитающих:

/ и 2 - наружная и внутренняя сонные артерии; 3 - подключичная артерия; 4 - левая дуга аорты; 5 - легочная артерия; 6 - левое предсердие; 7 - правое предсердие; 8 - левый желудочек; 9 - правый желудочек; 10 - спинная аорта ; 11 - внутренностная артерия; 12 - почечная артерия; 13 - подвздошная артерия; 14 - яремная вена; 75 - подключичная вена; 16 - левая непарная вена; 17 - правая непарная вена; 18 - задняя полая вена; 19 - печеночная вена; 20 - воротная вена печени; 21 - печень; 22 ~ почка; 23 - подвздошная вена

Азотистый обмен - совокупность химических превращений азотсодержащих веществ в организме.

Азотистый обмен включает обмен простых и сложных белков, нуклеиновых кислот, продуктов их распада (пептидов, аминокислот и нуклеотидов), содержащих азот жироподобных веществ (липидов), аминосахаров, гормонов, витаминов и другое.

Для нормального течения процессов жизнедеятельности организм должен быть обеспечен необходимым количеством усвояемого азота. Главнейшей составной частью и основным источником азота пищи человека являются белковые вещества (см. Белки).

Суточная норма белка в питании взрослого человека, принятая в СССР, составляет 100 г белка или 16 г белкового азота при трате энергии в 2500 ккал. Однако и значительно меньшие количества белка могут обеспечить азотистое равновесие, то есть состояние, при котором количества вводимого и выводимого азота одинаковы. После приема белковой пищи основной обмен (см. Обмен веществ и энергии) повышается больше, чем это обусловлено калорийной ценностью белка. Это явление получило наименование «специфически динамическое действие» белковой пищи. Механизм этого явления не вполне ясен. По-видимому, некоторые аминокислоты - продукты расщепления белка - участвуют в реакциях, связанных с гидролизом АТФ и образованием АДФ, обусловливая повышенное потребление кислорода.

При общем голодании или при недостаточном азотистом питании количество выводимого с мочой и калом азота превышает количество вводимого с пищей - состояние отрицательного азотистого баланса. В том случае, когда количество вводимого азота превышает количество выводимого, наступает состояние положительного азотистого баланса, что характерно для растущего организма, при процессах регенерации и так далее.

При составлении или оценке рациона питания необходимо учитывать полноценность белков, характеризующуюся содержанием в них незаменимых аминокислот, то есть таких, которые не могут образоваться из других соединений в организме (см. Аминокислоты).

Суточная потребность организма человека в различных незаменимых аминокислотах неодинакова (табл. 1).

Таблица 1. Потребность взрослого человека в незаменимых аминокислотах (в г за сутки)

Переваривание белков и других азотсодержащих веществ

Для высокоорганизованных позвоночных животных, в том числе и для человека, началом процессов азотистого обмена следует считать переваривание в желудочно-кишечном тракте простых и сложных белков, а также других сложных азотистых соединений с последующим всасыванием продуктов их расщепления.

Переваривание белков начинается в желудке под влиянием ферментов пепсина (см.) и гастриксина, вырабатываемых в слизистой оболочке желудка в неактивной форме - в виде зимогенов (проферментов).

Кислая среда, необходимая для активации зимогенов, обеспечивается соляной кислотой, секретируемой железами слизистой оболочки дна желудка (обкладочные клетки). Пепсин (оптимум рН около 2) и гастриксин (оптимум рН 3-4) представляют собой протеазы - эндопептидазы, которые разрывают пептидные связи между аминокислотами, расположенными внутри пептидных цепей молекулы белка (см. Пептидгидролазы).

При накоплении в желудке пищевой массы, обладающей достаточно кислой реакцией, рефлекторно раскрывается пилорический жом, и пищевая масса порциями поступает в двенадцатиперстную кишку, а затем в нижележащие отделы тонкой кишки, где в дальнейшем расщеплении пептидных связей участвуют ферменты сока поджелудочной железы - трипсин (см.), химотрипсин (см.) и карбоксипептидаза (см.) и ферменты кишечника - амино- и дипептидазы.

Трипсин и химотрипсин относятся к эндопептидазам (оптимум рН около 8,0), карбокси- и аминопептидазы - к экзопептидазам; они расщепляют крайнюю пептидную связь соответственно со стороны свободной карбоксильной и аминогруппы. При образовании дипептидов они расщепляются дипептидазами. Параллельно перевариванию простых белков в тонкой кишке происходит расщепление нуклеопротеидов, а также дезоксирибонуклеиновых (ДНК) и рибонуклеиновых (РНК) кислот.

В результате последовательного проявления гидролитической активности ферментов пищеварительных желез, а также микроорганизмов кишечника простые и сложные белки, а также другие биополимеры распадаются, и продукты распада (низкомолекулярные пептиды, аминокислоты, нуклеотиды, нуклеозиды) всасываются в тонком кишечнике и поступают в кровь.

Параллельно происходит ферментативный распад тканевых белков под влиянием тканевых протеаз - катепсинов (см.) и пептидаз (см. Пептидгидролазы). Образующиеся ори этом продукты распада также попадают в кровь и разносятся во все органы и ткани.

Тканевой обмен аминокислот

Фонд аминокислот, образовавшийся в результате ферментативного расщепления пищевых продуктов или продуктов распада тканей, расходуется на биосинтез белков и многих других соединений, свойственных только данному организму, на энергетические затраты, а также на образование конечных продуктов азотистого обмена, подлежащих выведению (рис. 1).

Участие аминокислот в процессах биосинтеза

Синтез специфических для данного организма белков находится под контролем молекул ДНК, входящих в состав хроматина клеточных ядер.

На одном из тяжей ДНК (в месте ее раскручивания) по закону комплементарности (см. Генетический код) происходит сборка (синтез) информационных, или матричных, РНК (мРНК).

К фиксированным на рибосомах мРНК подходят транспортные рибонуклеиновые кислоты (тРНК), несущие на себе предварительно активированные аминокислоты, которые фиксируются на мРНК. Рядом располагаются такие аминокислоты, которые в синтезируемом белке должны быть соединены пептидной связью, чем обеспечивается специфическая первичная структура белков со строго определенным порядком следующих друг за другом аминокислот.

В свою очередь первичная структура предопределяет, если не полностью, то в значительной мере, пространственную конфигурацию, или третичную структуру, белков, в том числе и белков-ферментов.

Выпадение или нарушение какого-либо звена в сложном процессе биосинтеза фермента, осуществляющего определенную реакцию в обмене веществ, может привести к тяжелым патологическим нарушениям. Так, причиной многих наследственных болезней (см.) является выпадение синтеза всего лишь одного белка-фермента (например, гидроксилазы при фенилпировиноградной олигофрении); «ошибка» в первичной структуре У α- или β-цепей гемоглобина, заключающаяся в замене всего лишь одной из 287 аминокислот, приводит к образованию патологических форм гемоглобина с нарушенной функцией присоединения и отдачи кислорода.

Фонд аминокислот используется также при синтезе других соединений.

Например, биосинтез пуриновых нуклеотидов (см. Пуриновые основания), начинающийся с рибозил-5-фосфата, проходит через многочисленные стадии и завершается образованием инозиновой кислоты (инозиновая кислота затем может подвергаться превращениям в адениловую и гуаниловую кислоты). При этом требуется участие глутамина (амида глутаминовой кислоты) в качестве источника азота в 3-м и 9-м положениях, глицина - в 7-м положении и углерода - в 4-м и 5-м положениях. Аспарагиновая к-та - источник азота в 1-м положении:

При последующем образовании адениловой кислоты (см. Аденозинфосфорные кислоты) вновь вовлекается аспарагиновая кислота, азот которой обеспечивает аминогруппу, стоящую при 6-м углеродном атоме пуринового кольца. При синтезе гуаниловой кислоты (см.) аминогруппа при 2-м углеродном атоме берется из глутамина.

из аммиака (NH3), бикарбоната (НСО3-), аденозинтрифосфата (АТФ) как источника энергии и, наконец, N-ацетилглутаминовой кислоты в качестве активатора:

Карбамильная группа карбамилфосфата ферментативно переносится на аспарагиновую кислоту. Через образовавшуюся карбамиласпарагиновую к-ту, дигидрооротовую и оротовую кислоты (рис. 2) образуется оротидиловая кислота, переходящая в уридиловую кислоту и уридинтрифосфат (УТФ). Путем аминирования УТФ образуется цитидинтрифосфат (ЦТФ), причем эта последняя реакция представляет собой регулируемый процесс по закону обратной связи: ЦТФ тормозит образование карбамиласпарагиновой кислоты, а АТФ снимает это торможение. Таким образом, образование пиримидиновых нуклеотидов, входящих в состав нуклеиновых кислот, регулируется соотношением содержания ЦТФ и АТФ.

Помимо образования пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, аминокислоты участвуют в образовании многих других физиологически важных соединений.

в результате ряда последовательных ферментативных превращений образуется никотиновая кислота, выполняющая функцию антипеллагрического витамина и участвующая в виде никотинамида в биосинтезе никотпнамидных коферментов НАД и НАДФ.

2. Простейшая аминокислота глицин (CH 2 NH 2 COOH), помимо участия в образовании пуринов, обеспечивает весь азот и ряд атомов углерода при биосинтезе порфиринов, составляющих структурную основу желчных пигментов и небелковой части (простетической группы) железосодержащих хромопротеидов (см.).

Глицин выполняет также роль акцептора амндиновой группы аргинина при синтезе гуанидинуксусной кислоты, N-метилпронзводное которой - креатин (см.) является важной составной -частью скелетной мускулатуры, сердца и мозга, а в виде фосфорилированного продукта (фосфокреатина) обеспечивает резерв богатых энергией фосфорных соединений, необходимых для функциональной активности ткани.

3. Серин участвует в образовании сложного аминоспирта - сфингозина (см. Сфингозины), входящего в состав сфингомиелина (см. Сфинголипиды) - липида, особенно богато представленного в составе мозга и нервной ткани. Серин участвует также в синтезе кофермента (см.) ацетилирования (КоА), ацилпроизводные которого представляют активную форму жирных кислот (см. Жировой обмен), участвующих в различных процессах биосинтеза и окислительного распада.

Таблица 2. Некоторые биологически важные азотистые вещества, образующиеся из аминокислот

В табл. 2 представлены дополнительные сведения об отдельных аминокислотах, являющихся предшественниками некоторых других биологически важных азотистых соединений.

Функциональные группы аминокислот широко вовлекаются в различные реакции обмена веществ.

Прежде всего это относится к аминогруппам, участвующим в реакции переаминирования (см.). Эта реакция, представляющая важнейший путь ферментативного превращения аминокислот, была открыта советскими биохимиками А. Е. Браунштейном и М. Г. Крицман в 1937 году. Она заключается в обратимом ферментативном переносе α-аминогруппы α-аминокислоты на α-углеродный атом α-кетокислоты без промежуточного освобождения аммиака.

В реакциях переаминирования, катализируемых различными трансаминазами, могут участвовать не только аминогруппы α-аминокислот, но и аминогруппы аминов и ω-аминокислот (например, β-аланина, γ-аминомасляной кислоты); акцептировать аминогруппы могут не только α-кетокислоты, но и альдегиды (например, малоновый или янтарный полуальдегиды).

Общая схема реакции переаминирования обычно изображается в следующем виде: Непременным участником обратимой реакции ферментативного переаминирования, выполняющим коферментную функцию, является пиридоксальфосфат (I), а также пиридоксаминфосфат (II), оба - производные витамина В6 (пиридоксина).
Пиридоксальфосфат принимает на себя аминогруппу аминокислоты и через стадии образования шиффовых оснований превращается в пиридоксаминфосфат (II), который передает аминогруппу также через промежуточные стадии на кетокислоту, возвращаясь в первоначальное состояние (I).

Дикарбоновые аминокислоты - глутаминовая и аспарагиновая - наиболее активные участники процесса переаминирования. Под влиянием фермента глутаматдегидрогеназы осуществляется образование глутаминовой кислоты из аммиака и кетоглутаровой кислоты. Аминогруппа глутаминовой кислоты широко транспортируется при участии аминофераз на различные α-кетокислоты и альдегиды, образуя новые аминокислоты и амины. Этим косвенным путем азот аммиака вовлекается в состав многочисленных азотистых органических веществ.

В биосинтезе ряда биологически активных соединений значительная роль принадлежит процессу метилирования. Перенос метильной группы, как правило, осуществляется аминокислотой - метионином в виде аденозилметионина, превращающегося после отдачи метильной группы в S-аденозилгомоцистеин (рис. 3).

Акцепторы метильной группы разнообразны; к ним относятся: липиды, транспортные нуклеиновые кислоты, содержащие минорные (редкие) компоненты - метилированные нуклеотиды, гуанидинуксусную кислоту, никотинамид и другое. Донорами метильных групп могут быть, помимо аденозилметионина, еще и холин, бетаины, N5-метилтетрагидрофолиевая кислота и другое. (см. Метилирование).

Участие аминокислот в процессах катаболизма

Одним из путей катаболизма (деградации) аминокислот является их ферментативное декарбоксилирование (см.), приводящее к освобождению углекислого газа и образованию биогенных аминов, обладающих высокой биологической активностью, например гистамина из гистидина; серотонина из окситриптофана; γ-аминомасляной к-ты из глутаминовой к-ты:

H 2 N-CH 2 -CH 2 -CH 2 -COOH

тирамина из тирозина

Декарбоксилирование аминокислот катализируется декарбоксилазами (см.), коферментом которых обычно является пиридоксальфосфат, однако механизм декарбоксилирования аминокислот остается недостаточно выясненным. В декарбоксилазе гистидина коферментная функция принадлежит остатку пировиноградной кислоты, карбоксильная группа которой соединена с пептидной цепью белка-фермента кислотноамидной связью:

Образовавшиеся при декарбоксилировании аминокислот амины служат субстратами окисления для моноамино- и диаминооксидаз - ферментов, отличающихся друг от друга не только белковой частью, но и коферментами: митохондриалыше моноаминооксидазы (см.) принадлежат к флавопротеидам, их кофсрмент - флавинадениндинуклеотид. У диаминооксидаз коферментом служит пиридоксальфосфат. Образующиеся при дезаминированип монаминов аммиак и альдегиды претерпевают дальнейшие превращения: обезвреживание аммиака происходит преимущественно путем образования мочевины (см.), углеродный скелет аминов (в виде альдегидов) подвергается дальнейшему окислению.

Другим процессом деградации L-аминокислот является их окислительное дезаминирование (см.), идущее с образованием аммиака и кетокислот. Эта реакция протекает в организме высших животных и человека очень медленно (в противоположность окислительному образованию аммиака из D-аминокислот), однако может осуществляться быстрее косвенным путем: сначала при персаминировании образуется α-глутаминовая кислота, которая затем при дезаминировании является источником кетоглутаровой кислоты и аммиака. Следует, однако, учесть, что в реакции дезаминирования равновесие смещено в сторону восстановительного образования глутаминовой кислоты, то есть слева направо:

Пути образования аммиака из аминокислот остаются недостаточно ясными.

В последнее время Г. X. Бунатяном и его сотрудниками большое значение в процессе образования аммиака (в частности, в центральной нервной системе и в печени) приписывается отщеплению NH2-группы аденина, находящегося в составе никотинамидадениндпнуклеотида (НАД). Продуктом этой реакции является дезамгшоникотинамид-адениндинуклеотид (деНАД):

Последующее аминирование деНАД осуществляется при участии аспарагиновой кислоты, протекает с образованием промежуточного продукта (НАД-янтарной кислоты) и после отщепления фумаровой кислоты приводит к восстановлению первоначальной структуры НАД (рис. 4):

Следовательно, по Г. X. Бунатяну, дезаминирование α-аминокислот с образованием аммиака протекает через образование аспарагиновой кислоты путем переаминирования, передачи аминогруппы на деНАД, образования НАД и отщепления аммиака от НАД.

В настоящее время еще невозможно оценить, насколько широко этот процесс представлен в организме и каково его биологическое значение. ДеНАД приписывают высокую биологическую активность в качестве фактора, легко проникающего как в окисленной, так и в восстановленной форме через мембрану митохондрий и значительно повышающего энергетическую эффективность окислительного фосфорилирования.

Образование конечных продуктов обмена простых белков

Возникший в процессах обмена веществ аммиак и безазотистый остаток аминокислот претерпевают своеобразные превращения. Основной путь нейтрализации и связывания аммиака у уреотелических животных заключается в синтезе мочевины, протекающем в печени и состоящем из серии последовательных ферментативных реакций. Первый этап этого процесса заключается в образовании карбамилфосфата (так же, как при синтезе пиримидиновых оснований), затем карбамильная группа акцептируется орнитином.

Образовавшийся при этом цитруллин эндергонически реагирует с аспарагиновой кислотой. Образовавшаяся аргининянтарная кислота подвергается расщеплению: один из продуктов реакции - фумаровая кислота - включается в цикл трикарбоновых кислот, другой - аргинин - гидролитически расщепляется аргиназой на мочевину и орнитин (рис. 5). Последний вновь включается в цепь превращений, приводящих к образованию мочевины. Процесс этот, получивший наименование орнитинового цикла, протекает в печени, хотя отдельные его реакции представлены также в сердце, ткани мозга и другое.

Таким образом, азот, выводимый из организма в виде мочевины, наполовину берется из аммиака и наполовину из аспарагиновой кислоты.

Нейтрализация образующегося в организме аммиака происходит еще путем синтеза амидов - аспарагина и глутамина. Амидная группа последнего участвует в синтезе пуринов, нуклеиновых кислот и так далее.

Нейтрализация аммиака у урикотелических животных (рептилии, птицы) связана с образованием мочевой кислоты (см.).

Безазотистая часть аминокислот, как правило, включается через многочисленные промежуточные этапы в разные стадии окислительных превращений по циклу трикарбоновых кислот (см. Трикарбоновых кислот цикл).

Согласно схеме, приведенной на рис. 6, отчетливо выявляется роль аминокислот в обеспечении энергетических запросов организма. Нарушения в превращениях тех или иных аминокислот часто генетически обусловлены и являются причиной различных болезней.

Причиной нарушений, как правило, является дефект в одном специфически действующем ферменте или в серии ферментативных реакций. Эти нарушения могут возникнуть, например, в силу недостаточного образования или слишком быстрого расщепления кофермента, участвующего во многих ферментативных процессах.

Тканевой обмен нуклеотидов

Продукты распада нуклеопротеидов и нуклеиновых кислот - нуклеотиды и нуклеозиды - претерпевают в органах и тканях различные превращения.

Синтез ДНК и РНК

Нуклеотиды - как пуриновые, так и пиримидиновые - участвуют в синтезе нуклеиновых кислот в клеточных ядрах. Синтез ДНК осуществляется ферментами - ДНК-полимеразами, для которых субстратами служат дезоксирибонуклеозидтрифосфаты.

Синтез ДНК сопровождается освобождением молекул пирофосфата в количестве, соответствующем числу молекул нуклеозидтрифосфатов, вступивших в реакцию. ДНК (образец) и вновь синтезированный полинуклеотид образуют вместе двутяжную ДНК. Схема этого процесса может быть представлена в следующем виде:

Буква «d» перед символом нуклео-зидтрифосфата или мононуклеотидов в синтезированной молекуле ДНК обозначает, что в биосинтезе участвуют нуклеотиды, в которых пентоза представлена дезоксирибозой, то есть дезоксирибонуклеотиды. Образование дезоксирибонуклеотидов происходит в результате сложного процесса восстановления рибонуклеотидов при действии нечувствительного к нагреванию белка - тиоредоксина.

Восстановленная форма тиоредоксина образуется под действием редуктазы (фермента флавопротешговой природы), коферментом которого служит восстановленный никотинамидадениндпнуклеотидфосфат (НАДФ) по схеме:

Вновь образованная ДНК и служившая шаблоном ДНК могут на своих концах соединиться под влиянием фермента ДНК-лигазы и образовать циклическую структуру ДНК.

Синтез РНК осуществляется при участии полинуклеотидфосфорилазы - фермента, обусловливающего обратимую реакцию соединения нуклеозидднфосфатов в присутствии ионов магния и первоначальной РНК:

Образованный полимер содержит 3′-5′-фосфодиэфирные связи, которые расщепляются рибонуклеазой. Реакция обратима и может быть направлена справа налево (в сторону распада полимера) при увеличении концентрации неорганического фосфата. Первоначальная РНК в данном случае не играет роли шаблона, по которому синтезируется полинуклеотид. Скорее всего свободная ОН-группа, находящаяся в концевом нуклеотиде РНК, необходима для присоединения к ней последующих нуклеотидов независимо от входящих в их состав оснований.

По-видимому, в интактной клетке полинуклеотидфосфорилазе принадлежит функция не образования полимера, а расщепления РНК. Что касается высокополимерной РНК с определенной последовательностью нуклеотидов, то образование ее осуществляется РНК-полимеразой, действие которой аналогично ферменту, синтезирующему ДНК. РНК-полимераза активна в присутствии ДНК-шаблона, осуществляет синтез РНК из нуклеозидтрифосфатов и собирает их в последовательности, предопределенной структурой ДНК:

Катаболизм ДНК и РНК

Деградация ДНК и РНК происходит по этапам. Ферменты, расщепляющие РНК, - рибонуклеазы - широко представлены в различных животных тканях. Под влиянием рибонуклеаз двоякого типа - трансфераз и истинных гпдролаз - из РНК образуются олиго- и мононуклеотиды.

Ферменты, расщепляющие ДНК, принадлежат к нуклеазам - гидролазам; результатом их действия является образование олигонуклеотидов как с концевым 5′-фосфатом, так и 5′-фосфатом. Под влиянием диэстераз, специфических нуклеотидаз, фосфорилаз, фосфатаз и нуклеозидаз происходит деградация нуклеотидов с образованием свободных пуриновых и пиримндиновых оснований, дальнейшее превращение которых идет по разным путям.

Пуриновые основания - аденин и гуанин - подвергаются гидролитическому дезаминированию под влиянием ферментов аденазы и гуаназы. Из аденина образуется 6-оксипурин (гипоксантин), из гуанина - 2,6-диоксипурин (ксантин). Эти превращения ампнопуринов могут происходить и без предварительного распада соответствующих нуклеотидов и нуклеозидов. Гипоксантин и ксантин подвергаются дальнейшему окислению под влиянием фермента ксантиноксидазы. Конечным продуктом этого окисления является 2, 6, 8-триоксипурин, или мочевая кислота (см.). У человека мочевая кислота дальнейшим превращениям не подвергается и является постоянной составной частью мочи и конечным продуктом обмена пуриновых нуклеотидов и пуриновых оснований. У большинства млекопитающих мочевая кислота не представляет собой конечного продукта обмена веществ и переходит в аллантоин под действием фермента уриказы.

Стадии дезаминирования и окисления пуриновых оснований представлены на рис. 7.

По иному пути идет деградация пиримидиновых оснований (см.). Первый шаг заключается в восстановлении урацила в дигидроурацил с последующим гидролизом, приводящим к образованию сначала β-уреидопропионовой кислоты, а затем β-аланина, NH3 и СО2 (рис.8):

Аналогичные превращения тимина приводят к образованию β-аминоизо-масляной кислоты.

Таким обраом, конечным продуктом обмена пуринов у человека является мочевая кислота, а пиримидинов - углекислый газ и аммиак, которые могут быть источниками образования мочевины. Что касается β-аланина, то эта аминокислота участвует в биосинтезе дипептидов карнозина (см.) и ансерина (см.), в большом количестве содержащихся в скелетной мускулатуре позвоночных животных.

В мышечной ткани человека содержится лишь карнозин.

β-аланин является также составной частью пантотеновой кислоты, а следовательно, и коэнзима А, играющего очень важную роль в обмене жирных кислот, стеринов, а также в цикле трикарбоновых кислот.

Регуляция процессов азотистого обмена

Азотисный обмен так же, как и все виды обмена веществ, регулируется нервной системой как непосредственно, так и через воздействие на железы внутренней секреции. Основное значение нервной регуляции Азотистый обмен заключается в приспособлении его к изменяющимся условиям внешней и внутренней среды. В силу этого выпадение нервных воздействий на органы и ткани приводит к тяжелым нарушениям их структуры и функции.

Благодаря весьма сложным и тонким механизмам регуляции азотистого обмена у взрослого здорового человека обеспечивается относительное постоянство состава азотистых компонентов органов, тканей и внутренней среды организма. Избыток вводимых с пищей азотистых соединений выводится с мочой и калом, недостаток - пополняется из состава тканей тела (это не относится к числу незаменимых соединений).

Насколько состав крови и тканей обладает относительным динамическим постоянством, настолько изменчив состав мочи, отражающий особенности обмена веществ в значительно большей степени, чем состав плазмы крови или цельной крови. В силу этого для выводов об особенностях азотистого обмена необходимо прежде всего знать качественный и количественный состав принимаемой пищи, исследовать качественный и количественный состав азотистых соединений, выделяемых с мочой и калом, и сопоставить полученные данные. Определение особенностей состава крови может дать представление о качественном своеобразии некоторых сторон азотистого обмена, но не позволяет дать заключение о его состоянии в целом. Например, увеличение содержания белков в пищевом рационе приведет к незначительному повышению содержания небелковых азотистых составных частей (остаточного азота) крови, но выделение азотистых соединений и в первую очередь мочевины с мочой будет значительно повышено. Нарушение окислительного фосфорилирования несколько изменит соотношение содержания креатина и креатинина Р сыворотке крови, однако значительно резче изменится содержание этих соединений и их соотношение в моче (см. Креатин, Креатинурия).

Несмотря на всю сложность и разнообразие реакций, протекающих в организме, выделяемые конечные продукты обмена веществ остаются для данного вида при данном режиме питания качественно более или менее постоянными. Они претерпевают значительные отклонения от нормы при различных патологических состояниях организма.

Методические приемы изучения отдельных стадий превращения азотистых соединений значительно расширились и обогатились. Большую роль сыграло внедрение в практику исследовании азотистого обмена органических веществ, содержащих радиоактивные или тяжелые изотопы различных элементов и в первую очередь фосфора, углерода, серы, азота, кислорода, водорода. Использование этих соединений позволило довольно детально следить за их превращениями, за постепенным переходом метки из одного вещества к другому, завершающимся выделением изотопа в составе конечных продуктов обмена веществ. В настоящее время можно получить практически любую меченую аминокислоту, принимающую участие в процессах биосинтеза белков, свойственных данному организму. Эти эксперименты позволяют выяснить, где и когда аминокислоты включаются в состав белков, с какими веществами или структурами связываются аминокислоты до того, как войдут в состав пептидной цепи. Если аминокислоту глицин, меченную изотопом N 15 , ввести с пищей в организм животного, то значительная часть изотопа будет быстро выведена из организма в составе мочевины, другая часть остается в тканях и выводится очень медленно. Большая часть введенного препарата с изотопом N 15 обнаруживается в белках, причем треть меченого азота включается в белок в виде остатков глицина, а остальные две трети - в составе других аминокислотных остатков. С помощью меченых соединений были открыты или уточнены многие стадии метаболических процессов, идущих в клетках. Так, например, было подтверждено, что аминогруппы переходят от одной аминокислоты к другой (процесс переаминирования).

Патология азотистого обмена

Патология азотистого обмена проявляется в форме патологии синтеза белков и нарушений обмена различных азотсодержащих метаболитов (аминокислоты, мочевина, аммиак, креатин и креатинин, мочевая кислота и другое), циркулирующих в крови и выделяемых почками.

Основная форма патологии синтеза белков - белковая недостаточность - наступает при нарушении соотношения между процессами биосинтеза и катаболизма белковых структур, приводящем к преобладанию процессов распада над синтезом. Общая белковая недостаточность, характеризующаяся ограничением синтеза многих белков (тканевых, плазменных, ферментных), развивается при алиментарном их дефиците - при общем недоедании и при дефиците энергетических компонентов пищи - углеводов и жиров. В последнем случае белки расходуются в организме в качестве источника энергии (см. Обмен веществ и энергии). Такой же механизм развития общей белковой недостаточности имеет место при нарушении усвоения отдельных пищевых продуктов в связи с патологией пищеварительного аппарата. Ускоренная эвакуация пищи из желудка, а также гипо- и анацидные состояния ограничивают гидролиз пищевых белков, что затрудняет их дальнейшее переваривание. Наиболее выражено нарушение переваривания белков после обширной резекции желудка. Недостаточное расщепление пищевых белков наблюдается также при выпадении действия ферментов сока поджелудочной железы вследствие закупорки или сдавления ее выводящего протока. При энтеритах и энтероколитах усвоение пищевых белков ограничивается из-за ослабления секреторной и ускорения моторной функции тонкой кишки, а также нарушения ее всасывательной способности. При недостаточном питании или питании преимущественно растительными белками и при нарушении усвоения пищевых белков ограничение синтеза разнообразных белков в организме наступает не только из-за количественного недостатка аминокислот, но и из-за нарушения соотношения в содержании отдельных незаменимых аминокислот (дисбаланс). При выраженной белковой недостаточности наступает состояние отрицательного азотистого баланса, при к-ром количество выделяющегося из организма азота больше, чем количество азота, поступающего в организм.

Причиной расстройства белкового обмена в форме усиленного распада является нарушение регуляции метаболизма белковых структур. Ослабление и выпадение нервных воздействий на ткани приводит к нарушению их трофики и развитию трофических язв. Недостаток гормонов анаболического действия (соматотропный гормон, инсулин, половые гормоны) сопровождается первичным ослаблением биосинтеза белков. Недостаток соматотропного гормона у детей вызывает выраженное торможение роста. Дефицит инсулина при некомпенсированном сахарном диабете приводит к преобладанию процессов распада и отрицательному азотистому балансу. Первичное усиление распада белков наблюдается при тиреотоксикозе, избыточном действии стероидных гормонов коры надпочечников.

Усиление распада белков в тканях происходит также при повреждениях тканей (травмы, воспаление, аллергическая альтерация, ишемия, дегенерация). При общей интоксикации, в частности инфекционного происхождения, и обширных травмах мягких тканей и трубчатых костей преобладание распада в метаболизме белковых структур имеет генерализованный характер. Известную роль в этом играют продукты распада, поступающие из поврежденных тканей в общую циркуляцию.

Патология белкового обмена, кроме нарушения соответствия процессов синтеза и распада, в отношении отдельных видов белков проявляется также в форме врожденной недостаточности их биосинтеза, вследствие чего развивается, например, агаммаглобулинемия (см.), анальбуминемия (см.). Патология обмена белков может быть также в форме извращенного синтеза отдельных видов белков, она проявляется в образовании аномальных по своей структуре белков - некоторые виды гемоглобинопатии, появление белка Бене-Джонса (см. Бенс-Джонса белок), парапротеинов при миеломной болезни (см.) и другое.

Патология обмена аминокислот. Патология трансаминирования в форме недостаточности этого процесса возникает при уменьшении активности ферментов - трансаминаз (см. Ферменты), осуществляющих перенос аминогруппы с аминокислоты на α-кетокислоту. Такое нарушение имеет место при алиментарном гипо- или авитаминозе B6, поскольку витамин B6 является предшественником фосфопиридоксаля, а последний представляет собой активную группу (кофермент) трансаминаз. Абсолютной алиментарной недостаточности витамина В6 практически не встречается. Относительная недостаточность его поступления в организм может развиваться при повышенной потребности в нем, например, при беременности или при значительном подавлении антибиотиками и сульфамидными препаратами нормальной микрофлоры кишечника, где синтезируется витамин В6 в количестве, лишь частично покрывающем суточную потребность организма.

Недостаточность фосфопиридоксаля в организме может развиваться также вследствие нарушения ферментных систем, превращающих витамин B6 в его активную форму (метаболический авитаминоз), что может наблюдаться, по-видимому, при лечении фтивазидом больных туберкулезом.

Уменьшение активности трансаминаз может возникнуть и вследствие нарушения синтеза белковых структур трансаминаз (при белковой недостаточности) или изменения их конфигурации (связывание функциональных групп циклосерином, используемым при лечении туберкулеза). Локальное нарушение трансаминирования в отдельных органах возникает при повреждении их клеточных структур, особенно при некрозе последних. Это сопровождается выходом в кровь внутриклеточных ферментов и повышением в крови активности отдельных трансаминаз, определение которых используется в клинике в диагностических целях. Нарушение трансаминпрования в самих поврежденных органах носит при этом комплексный характер, оно обусловлено не только потерей ферментов из клеток, но и нарушением их биосинтеза, в том числе и ферментов синтеза фосфопиридоксаля.

Изменение интенсивности процесса трансаминирования в организме происходит и в результате нарушения соотношения реагирующих субстратов. При недостатке α-кетокислот, что может иметь место при угнетении цикла Кребса (например, при гипоксии, диабете), трансаминирование угнетается, а при избытке аминокислот, наблюдающемся при усиленном распаде белков, трансаминирование может быть усиленным. В последнем случае может возникать вторичное угнетение окисления в цикле Кребса (см. Окисление биологическое , Трикарбоновых кислот цикл).

Фактором нарушения трансаминирования может явиться расстройство регуляции активности отдельных трансаминаз под влиянием гормонов щитовидной железы и коры надпочечников.

Угнетение процесса дезаминирования может наступать в связи с причинами, вызывающими ослабление процесса трансаминирования, так как многие аминокислоты быстрее теряют свою аминогруппу в реакции трансаминирования с α-кетоглутаровой кислотой, чем в реакции прямого окислительного дезаминирования. Глутаминовая кислота, образующаяся при аминировании α-кетоглутаровой кислоты, быстрее, чем все остальные аминокислоты, подвергается окислительному дезаминированию с образованием аммиака. Этому способствует наличие в клетках специфического фермента - глутаматдегидрогеназы, функционирующей с участием НАД. В ряде исследований показано, что при экспериментальном авитаминозе B 6 или при инактивации фосфопиридоксаля тубазидом содержание отдельных аминокислот, кроме глутаминовой, в крови увеличивается, а образование мочевины в печени уменьшается.

Угнетение окислительного дезаминирования в печени возникает также вследствие ослабления биосинтеза белковых структур соответствующих ферментов при белковой недостаточности.

Ослабление окислительного дезаминирования наблюдается также при различных формах гипоксии (геморрагический шок и другое).

Следствием нарушения дезаминирования являются гипераминоацидемия (см. Аминоацидемия) - увеличение доли азота аминокислот в составе остаточного азота (см. Азот остаточный) и даже общая гиперазотемия и аминоацидурия (см.).

Наиболее отчетливо эти сдвиги в азотистом обмене наблюдаются при обширных поражениях клеток печени, особенно при гипоксии органа, когда нарушается не только процесс дезаминирования аминокислот, но и процесс мочевинообразования. При этом в составе остаточного азота, содержание которого может значительно возрастать, увеличивается концентрация азота аминокислот, а относительное (или даже абсолютное) количество азота мочевины уменьшается (продукционная гиперазотемия).

Продукционная гиперазотемия возникает и при патологических состояниях, сопровождающихся массивным распадом белков в организме. В этих условиях дезаминирование аминокислот и мочевинообразование в печени могут быть относительно недостаточными, и содержание остаточного азота крови будет увеличиваться за счет свободных аминокислот.

Увеличение содержания остаточного азота происходит также и при нарушении выделительной функции почек. Однако в этих условиях гиперазотемия происходит главным образом за счет увеличения в крови концентрации мочевины (ретенционная гиперазотемия). Клинической формой выраженной ретенционной гиперазотемии является уремия (см.). Гиперазотемии могут иметь и смешанный генез при одновременной недостаточности функции почек и печени и усиленном распаде белков. Продукционная гиперазотемия, не осложненная нарушением выделительной функции почек, приводит к потере аминокислот организма с мочой, так как фильтрация аминокислот в клубочковом аппарате почек превышает в этих условиях возможности их реабсорбции в канальцах (см. Почки). Усиленное выведение аминокислот выявлено в условиях белкового голодания при раневом истощении, травматических повреждениях трубчатых костей, спинного и головного мозга, в тяжелых случаях ожога, при инфекционных заболеваниях, в стадии кахексии при злокачественных новообразованиях, при гипертиреозе, болезни Иценко-Кушинга, длительном лечении глюкокортикоидами и препаратами АКТГ. В этих случаях гипераминоацидурия отражает в основном относительную недостаточность процессов дезаминирования избыточно освобождающихся при распаде белка аминокислот. Не исключено, что при этих состояниях может иметь место и прямое угнетение процессов дезаминирования в отдельных тканях, особенно в печени.

Другая группа гипераминоацидурий объединяет различные по происхождению формы нарушения обмена аминокислот, при которых увеличение их выделения связано с нарушением реабсорбции в канальцевой системе почек.

Генерализованное нарушение реабсорбции аминокислот происходит при фильтрации их из крови не в свободном состоянии, а в комплексе с металлами. Показано, что аминокислоты крови легко образуют комплексы с медью, свинцом, кадмием, ураном и при этом выводятся из организма.

При болезни Вильсона - Коновалова или гепато-лентикулярной дегенерации (см. Гепато-церебральная дистрофия), для которой характерно нарушение обмена меди, наблюдается значительная экскреция аминокислот в комплексе с медью без одновременного увеличения концентрации аминоазота в крови.

Нарушение почечной реабсорбции аминокислот имеет место и при синдроме Фанкони (см. Цистиноз), называемом некоторыми авторами аминовым диабетом. Для этого заболевания характерно сочетание усиленного выведения аминокислот (количество аминоазота в моче увеличивается в 30-40 раз) с гиперфосфатурией и псевдорахитическими изменениями в костях. Наблюдается также почечная глюкозурия (см. Диабет почечный).

Избирательное нарушение реабсорбции известно в отношении цистина. Однако цистинурия (см.) обычно сопровождается общим нарушением обмена этой аминокислоты. Описана врожденная аномалия обмена цистина, проявляющаяся в резко выраженной цистинурии без повышения содержания цистина в крови. Выведение цистина с мочой достигает в этих случаях 400-800 мг в сутки, тогда как нормальная экскреция цистина не превышает 80 мг. Цистин сравнительно плохо растворим, и увеличение его экскреции сопровождается образованием цистиновых камней в мочевыводящих путях.

Более тяжелое нарушение обмена цистина известно под названием цистиноза (см.). Это заболевание сопровождается общей аминоацидурией, в том числе и цистинурией, отложением кристаллов цистина в элементах ретикулоэндотелиальной системы; при нем наблюдается ранний смертельный исход.

Угнетение превращения фенилаланина в тирозин относится к наследственным заболеваниям. В крови и моче значительно увеличивается количество фенилаланина и ряда промежуточных продуктов его обмена, в частности фенилпировиноградной и фенилуксусной кислот. Клинически это нарушение обмена проявляется значительным отставанием умственного развития - фенилпировиноградная олигофрения (см. Фенилкетонурия). Недостаточно полное превращение фенилпировиноградной и фенилуксусной кислот в фенилацетилглутамин - нормальный конечный продукт обмена той части фенилаланина, которая не подвергалась превращению в тирозин, - выявлено и при вирусном гепатите. Ограниченное образование фенилацетилглутамина в этих случаях обусловлено первичным ограничением образования глутамина в печени.

Нарушение окислительного превращения тирозина в конечные продукты его обмена (фумаровую и ацетоуксусную кислоты) может сопровождаться накоплением различных промежуточных продуктов. Так, нарушение первого этапа этого пути обмена (переаминирования с α-кетоглутаровой к-той) приводит к гипертирозинемии, тярозинурии и состоянию тирозиноза (см.). Этот механизм нарушения обмена выявлен при экспериментальной белковой недостаточности, поражении печени четыреххлористым углеродом и экспериментальном лейкозе у мышей. В клинике аналогичное нарушение обмена тирозина наблюдается у больных лейкозом и при коллагенозах. Другая форма нарушения обмена тирозина - алкаптонурия (см.), развивающаяся при задержке окислительного превращения тирозина на стадии гомогентизиновой кислоты (см.). Патология относится к врожденным аномалиям обмена.

Нарушение других направлений в обмене тирозина также связано с активацией или угнетением ферментов, катализирующих реакции его специфических превращений. Превращение тирозина через стадию ДОФА в пигменты (меланины), окрашивающие кожу и волосы, определяется активностью тирозиназы, представляющей собой специфический медьсодержащий белок. Активность тирозиназы регулируется меланофорным гормоном гипофиза, синтез которого сдерживается гормонами коры надпочечников. При гипофункции надпочечников могут возникать нарушения пигментного обмена (см.). Альбинизм (см.) представляет собой врожденную аномалию обмена тирозина, состоящую в выпадении синтеза фермента тирозиназы.

Основной путь обмена триптофана в организме заканчивается превращением его в никотиновую кислоту. Ряд промежуточных продуктов на этом пути обмена триптофана, а именно 3-оксикинуренин, ксантуреновая, 3-оксиантраниловая кислоты и их производные, обладают при повышенной концентрации патогенными свойствами.

Ксантуреновая кислота способствует распаду гликогена и гипергликемии. При длительном повышении ее концентрации в крови у экспериментальных животных наблюдаются дегенеративные изменения в бетаклетках поджелудочной железы. 3-Оксикинуренин и 3-оксиантраниловая кислоты могут проявлять также канцерогенное действие.

Накопление в крови промежуточных продуктов обмена триптофана происходит вследствие подавления активности ряда ферментов, функционирующих в комплексе с производными витаминов В6, B1, В2 и PP. Избыточное образование токсических метаболитов выявлено при хроническом гепатите, тяжелых формах сахарного диабета, остром лейкозе, хронических миело- и лимфолейкозе, лимфогранулематозе, ревматизме и склеродермии. Нарушение обмена триптофана может быть выявлено при помощи пробы с нагрузкой.

Увеличение концентрации креатинина в крови происходит при нарушении выделения его почками, а увеличенное пли уменьшенное выведение его с мочой, без одновременной ретенции в крови, отражает нарушение образования его из креатина при патологии обмена последнего в мышечной ткани. Увеличение экскреции креатинина наблюдается при гипофункции щитовидной железы. Уменьшение экскреции креатинина в сочетании с увеличенным выведением креатина имеет место при гипертиреозе, тяжелом течении сахарного диабета и особенно при миопатиях (миастения, миозит, миотония).

Количество азота мочевой кислоты - конечного продукта пуринового обмена (см.) - в составе остаточного азота крови колеблется от 0,1 до 3.0 мг%. Патологическое увеличение его концентрации наблюдается при массивном распаде клеточных структур (голодание, тяжелая мышечная работа, инфекции и так далее), когда усиление эритропоэза (см. Кроветворение) сопровождается освобождением ядер из ретикулоцитов. Выведение мочевой кислоты с мочой ограничивается ее интенсивной реабсорбцией. Увеличение концентрации мочевой кислоты в крови обусловливает возможность отложения ее в хрящах, суставных сумках, сухожилиях, фасциях, а иногда в почках, мышцах и коже.

Азотистый обмен в облученном организме

Характер изменений азотистого обмена в основном зависит от дозы облучения. При воздействии больших доз ионизирующей радиации в организме происходит процесс патологического распада белков органов и тканей, которые не восстанавливаются белками пищи, что проявляется в отрицательном азотистом балансе, особенно при облучении в летальных дозах.

В изменении азотистого обмена в облученном организме существенную роль играет пониженное всасывание аминокислот стенками тонкой кишки, а также повышенное выделение азота с мочой в ближайшие дни после лучевого поражения. Так, например, при тотальном воздействии гамма-излучением и нейтронами выделение аминокислот с мочой у людей увеличивается в 10 раз по сравнению с нормой. При облучении в больших дозах экспериментальных животных отмечалось увеличение содержания мочевины в моче, тирозина в крови, выведение аминокислот с мочой, креатинурия (см.), что указывает на усиление тканевого распада. Увеличение распада белков может быть также результатом повышения активности протеолитических ферментов. В свою очередь повышение активности протеолитических ферментов связывают с непосредственным поражением внутриклеточных мембран.

Изменения азотистого обмена при облучении зависят от следующих основных причин: непосредственное воздействие радиации на молекулы белка в клетке и изменение его физико-химических свойств; изменение биохимических механизмов синтеза белка; интенсификация протеолитических ферментов в клетке; опосредованное влияние радиации на деятельность желез внутренней секреции и так далее

В пожилом возрасте существенно снижается функциональная способность пищеварительного тракта (ослабляется синтез и секреция соляной к-ты, протеолитических ферментов), замедляется всасывание свободных аминокислот в кишечнике; снижается способность ассимиляции пищевых веществ на тканевом и клеточном уровнях, что связано в первую очередь с дизадаптацией ферментных систем организма; нарушаются процессы биосинтеза белков, нуклеиновых кислот и так далее.

По мере старения организма снижается его способность ассимилировать белки, увеличиваются эндогенные потери белковых компонентов пищи, что характеризуется появлением отрицательного азотистого баланса.

Причины снижения интенсивности синтеза белка в старости до сих пор остаются неясными. Большинство исследователей считает, что при старении первичные изменения возникают в регуляторных генах, приводя в одних случаях к нарастающему подавлению транскрипции отдельных оперонов (см.), а в других - к временному усилению биосинтеза некоторых белков. При этом неравномерно изменяется биосинтез различных белков, сокращается возможный диапазон активации биосинтеза, быстрее нарастает снижение потенциальных возможностей биосинтетических систем в условиях напряженной деятельности. В последующем наступают изменения и в структурных генах, что приводит к определенным качественным сдвигам в синтезируемых белковых молекулах, в частности к изменениям в аллостерическом регулировании активности ферментов.

Характерным примером изменения азотистого обмена при старении является нарушение пуринового обмена, когда в крови и тканях накапливается большое количество уратов, которые отлагаются затем в суставах и хрящах (см. Подагра). Однако так наз. отложения солей связаны не только с нарушениями пуринового и минерального обмена.

Имеются убедительные доказательства, что причины отложения солей в суставах и хрящах заключаются не только в увеличении концентрации уратов и кальция, а прежде всего в изменении свойств структурных белков соединительной ткани, в частности коллагена. Качественные изменения белков проявляются главным образом в нарушении третичной и четвертичной структуры молекулы белка (см.). При этом отмечено повышение прочности белковой структуры, обусловленное появлением дополнительных, перекрестных связей между отдельными компонентами. В процессе старения меняются физико-химических свойства белков, в частности снижается лабильность, дисперсность, гидрофильность и электрический заряд их молекул. Гипотеза отечественных авторов (А. А. Богомолец, А. В. Нагорный, В. Н. Никитин) о важности для процессов старения изменения физико-химических свойств белков, например, белков соединительной ткани, их огрубения и понижения функциональной активности, находит все большее признание в мировой литературе.

Многочисленные экспериментальные и клинические наблюдения особенностей разбалансирования процессов азотистого обмена при старении послужили основанием для разработки специальных рационов. В основе рекомендаций для составления таких рационов, направленных на нормализацию нарушений азотистого обмена у лиц пожилого и старческого возраста, лежат: принцип энергетической сбалансированности пищевого рациона с энерготратами организма; обеспечение в рационах сравнительно высоких количеств белка (1,2-1,3 г на 1 кг веса) с высоким содержанием полноценных животных белков (главным образом белков молока); ограничение в рационах продуктов высокой концентрации пуриновых оснований (см.); обеспечение в рационах достаточного содержания витаминов и микроэлементов, в частности аскорбиновой к-ты, ниацина, тиамина, рибофлавина, кобаламина и другое, что необходимо для обновления изнашивающихся в процессе жизнедеятельности ферментных систем.

Особенности азотистого обмена у детей

Интенсивность процессов азотистого обмена на протяжении роста ребенка подвергается изменениям, особенно ярко выраженным у новорожденных и детей раннего возраста. В течение первых трех дней жизни баланс азота является отрицательным, что объясняется недостаточным поступлением белка с малым количеством пищи. В этот период обнаруживается транзиторное повышение остаточного азота в крови до 55-60 мг% . Количество выделяемого почками азота нарастает в течение первых 3 дней, после чего падает и начинает вновь увеличиваться со второй недели жизни параллельно возрастающему количеству пищи.

Общая особенность азотистого обмена у детей - положительный баланс азота, что является необходимым условием роста. Азот пищи в максимальной степени используется растущим организмом для пластических целей. Так, например, на ранних этапах развития детского организма ферментные системы, обеспечивающие синтез нуклеиновых кислот, отличаются наивысшей активностью, в то же время активность ферментов, катализирующих их распад, снижена.

Наиболее высокая усвояемость азота в организме наблюдается у детей первых месяцев жизни. Баланс азота заметно снижается в период 3-6 месяцев жизни, хотя и остается положительным.

Во втором полугодии жизни баланс азота стабилизируется. По данным В. Ф. Ведрашко (1958), у детей 2-3 лет, получающих 4-4,2 г/кг белка, баланс азота составляет 2,3 г, ретенция (т. е. задержка) - 30% при соотношении животных и растительных белков 4:1. У детей 4-6 лет удовлетворительный баланс и ретенция азота достигаются при получении 3,5 г/кг белка: баланс 2,7 г, ретенция - 25% (В. Ф. Ведрашко и Э. И. Аршавская, 1965). У детей 7-8 лет азотистое равновесие достигается при введении 2,5 г/кг белка: баланс 2,8-3 г, ретенция - в пределах 21% . По данным Ин-та питания АМН СССР, у детей 11-13 лет при введении 2 г/кг белка азотистый баланс составляет 1,8 г, ретенция - 13,8%.

Показатели ретенции и баланса азота подвержены значительным индивидуальным колебаниям, зависят от количества белка пищи, его соотношения с другими пищевыми ингредиентами. Установлены также сезонные колебания этих показателей: они выше в весеннее и летнее время и ниже зимой.

Потребность в незаменимых аминокислотах у детей выше, чем у взрослых, при этом для детского организма к незаменимым аминокислотам относят и гистидин. Средние величины потребности в незаменимых аминокислотах, по данным ФАО ВОЗ(1963), представлены в таблице 3.

Таблица 3. Потребности в незаменимых аминокислотах у детей

Клетки растущих тканей отличаются высокой концентрацией аминокислот, что свидетельствует о высокой активности механизмов, обеспечивающих транспорт аминокислот через клеточные мембраны. Активный мембранный транспорт аминокислот имеет место в плаценте. Дент (С. Е. Dent, 1948) говорит в связи с этим о «плацентарном аминокислотном насосе», обеспечивающем движение аминокислот от матери к плоду (см. Плацента). Показано, что этот процесс отличается строгой стереоспецифичностью, то есть левовращающие (L-аминокислоты) проходят плацентарный барьер с более высокой скоростью, чем правовращающие (D-аминокислоты). Функция плаценты позволяет объяснить более высокое содержание аминокислот в пуповинной крови по сравнению с кровью детей более старшего возраста и взрослых (табл. 4).

Таблица 4. Содержание свободных аминокислот в крови (в мг%) (по Шрейеру, 1965)

Существенное влияние на рост ребенка оказывают дефекты питания, вследствие которых ребенок получает избытки отдельных аминокислот, что служит причиной задержки физического развития, гипераминоацидурии, интоксикации.

У детей раннего возраста повышена экскреция аминокислот с мочой - так называемая физиологическая гипераминоацидурия. На первой неделе жизни азот аминокислот составляет 3-4% от общего азота мочи (по некоторым данным, до 10%) и лишь к концу первого года жизни снижается до 1 %. В этот период выведение аминокислот в расчете на 1 кг веса достигает величин выведения их у взрослого человека, экскреция аминоазота, достигающая у новорожденных 10 мг/кг, на втором году жизни редко превышает 2 мг/кг. В моче новорожденных повышено по сравнению со взрослыми содержание таурина, треонина, серина, глицина, аланина, цистина, лейцина, тирозина, фенилаланина и лизина. В первые месяцы жизни в моче обнаруживается также этаноламин и гомоцитруллин. В моче детей первого года жизни преобладают аминокислоты пролин и гидроксипролин. Причиной физиологической гипераминоацидурии является функциональная незрелость почек, проявляющаяся в недостаточной реабсорбции аминокислот из клубочкового фильтрата (гипераминоацидурия ренального типа). Доказательством этого служит более высокий клиренс аминокислот. У недоношенных, кроме того, имеет место гипераминоацидурия перегрузочного типа, так как содержание свободных аминокислот в плазме крови выше, чем у доношенных.

В процессе роста ребенка меняются количественные и качественные характеристики азотистого обмена

Еще Вирхов (R. Virchow, 1856) обратил внимание на то, что моча плода содержит избытки мочевой кислоты и лишь следы мочевины. Отложение кристаллов мочевой кислоты в почечной ткани он назвал мочекислым инфарктом новорожденных. Исследования важнейших азотистых компонентов мочи у детей показали, что соотношение мочевой кислоты, мочевины и аммиака в процессе роста существенно изменяется. Так, первые 3 месяца жизни характеризуются наименьшим содержанием в моче мочевины и наибольшей экскрецией мочевой кислоты. В возрасте от 3 до 6 месяцев в моче нарастает количество мочевины и снижается содержание мочевой кислоты. Выведение мочевой кислоты на протяжении первого - второго года жизни в расчете на 1 кг веса превышает таковое у взрослых, содержание аммиака в моче в первые дни жизни невелико, но затем резко возрастает и держится на высоком уровне на протяжении всего первого года жизни. Н. Ф. Толкачевская (1960) связывает эти особенности азотистого обмена с преобладанием у плода и новорожденного урикотелического пути обмена аммиака (нейтрализация аммиака обеспечивается главным образом за счет усиленного образования мочевой кислоты). Это филогенетически более древний путь, который на первом году жизни постепенно и почти полностью вытесняется уреотелическим - синтезом мочевины в цикле Кребса-Гензелейта.

Важной особенностью азотистого обмена у детей является физиологическая креатинурия (см.). Креатин обнаруживается в амниотической жидкости и в моче, начиная с периода новорожденности и до периода полового созревания. Суточная экскреция креатинина с возрастом увеличивается, в то же время по мере нарастания массы тела азот креатинина в процентном отношении к общему азоту мочи снижается. Количество выведенного с мочой креатинина в расчете на 1 кг веса у детей колеблется в пределах 5,5-10 мг. Величины суточного выведения креатинина, процентного отношения к общему азоту мочи, полученные у разных детей одного возраста, близки между собой.

Библиография: Белозерский А. Н. Молекулярная биология - новая ступень познания природы, М., 1970; Браунштейн А. Е. Биохимия аминокислотного обмена, М., 1949, библиогр.; Збарский Б. И., Иванов И. И. и Мардашев С. Р. Биологическая химия, Л., 1972; Иванов И. И. и др. Введение в клиническую биохимию, Л., 1969, библиогр.; Химия и биохимия нуклеиновых кислот, под ред. И. Б. Збарского и С. С. Дебова, Л., 1968; Lehninger A. L. Biochemistry, N. Y., 1970.

Радиоизотопное исследование азотистого обмена - Белки, под ред. Г. Нейрата и К. Бэйли, пер. с англ., т. 3, ч. 2, с. 594, М., 1950, библиогр.; Хаггис Д ж. и др. Введение в молекулярную биологию, пер. с англ., с. 341, М., 1967.

Патология азотистого обмена . - Ангелов А. М. и др. Влияние тироксина на активность некоторых ферментов обмена углеводов и аминокислот в печени морских свинок, Вопр. мед. хим., т. 17, в. 2, с. 165, 1971, библиогр.; Бадалян Л. О., Таболин В. А. и Вельтищев Ю. Е. Наследственные болезни у детей, с. 44, М., 1971; Капланский С. Я. Вопросы патологии обмена белков и аминокислот, в кн.: Хим. основы процессов жизнедеятельности, под ред. В. Н. Ореховича, с. 253, М., 1962, библиогр.; он же, Патологическая физиология белкового обмена, Многотомн. руководство по пат. физиол., под ред. Н. Н. Сиротинина, т. 2, с. 455, М., 1966, библиогр.; Кремер Ю. Н. Биохимия белкового питания, Рига, 1965, библиогр.; Лаптева Н. Н. Патофизиология белкового обмена, М., 1970, библиогр.; Майстер А. Биохимия аминокислот, пер. с англ., с. 463, М., 1961; Мардашев С. Р. и д р. Опыт и перспективы лечения L-глютамином больных тяжелым эпидемическим гепатитом (болезнь Боткина), в кн.: Усп. гепатол., под ред. Е. М. Тареева и А. Ф. Блюгера, с. 401, Рига, 1971; Репин И. С. Азотистый обмен при лихорадочных состояниях, Л., 1961, библиогр.; Xорст А. Молекулярная патология, пер. с польск., с. 196, М., 1967, библиогр.

Азотистого обмена в облученном организме - Бак З. и Александер П. Основы радиобиологии, пер. с англ., М., 1963, библиогр.; Ранние радиационно-биохимические реакции, под ред. Е. Ф. Романцева, М., 1966, библиогр.; Штреффер К. Радиационная биохимия, пер. с нем., М., 1972.

Изменение азотистого обмена в процессе старения - Ведущие проблемы советской геронтологии, под ред. Д. Ф. Чеботарева и др., Киев, 1972; Ведущие проблемы возрастной физиологии и биохимии, под ред. В. Н. Никитина, М., 1966, библиогр.; Парина Е. В. Возраст и обмен белков, Харьков, 1967, библиогр.; Фролькис В. В. Регулирование, приспособление и старение, Л., 1970, библиогр.; Gsеll D. Protein and nitrogen metabolism in the old age, Proc. 4-th int. congr. dietetics, p. 88, Stockholm, 1965; Verz#225;r F. Aging of the collagen fiber, Int. Rev. Connect. Tissue Res., v. 2, p. 243, 1964.

Азотистый обмен у детей - Питание здорового И больного ребенка, под ред. М. И. Олевского и Ю. К. Полтевой, с. 59, 212, М., 1965; Толкачевская Н. Ф. Развитие процессов обмена у детей первого года жизни, М., 1960, библиогр.; Тур А. Ф. Физиология и патология новорожденных детей, Л., 1967; Schreier K. Eiweiβstoffwechsel, Handb. d. Kinderheilk., hrsg. v. H. Opitz u. P. Schmid, S. 57, B. u. a., 1965, Bibliogr.; Sсhreiеr К. u. a. Über die Clearance-Rate einiger Aminosäuren bei Säuglingen und Frühgeborenen, Z. Kinderheilk., Bd 79, S. 165, 1957, Bibliogr.; SereniF. a. Principi N. The development of enzyme systems, Pediat. Clin. N. Amer., v. 12, p. 515, 1965, bibliogr.

С. Е. Северин, Н. Н. Лаптева; Ю. Е. Вельтищев (пед.), Г. И. Козинец (рад.), Е. Ф. Романцев (рад. био.), В. А. Тутельян (гер.).

Биосинтез мочевины

I. Цель изучения: знать конечные продукты обмена белков в организме, основные источники образования аммиака, пути его обезвреживания из организма.

II. Уметь количественно определять содержание мочевины по цветной реакции с диацетилмонооксимом в сыворотке крови; познакомиться с физико-химическими свойствами мочевины.

III. Исходный уровень знаний: качественные реакции на аммиак (неорганическая химия).

IV. Ответить на вопросы контрольных итоговых билетов по теме: «Распад простых белков. Метаболизм аминокислот, конечные продукты азотистого обмена».

1. Конечными продуктами распада азотсодержащих веществ являются углекислый газ, вода и аммиак, в отличие от углеводов и липидов. Источником аммиака в организме являются аминокислоты, азотистые основания, амины. Аммиак образуется в результате прямого и непрямого дезаминирования аминокислот, (основной источник) гидролитического дезаминирования азотистых оснований, инактивации биогенных аминов.

2. Аммиак токсичен и его действие проявляется в нескольких функциональных системах: а) легко проникая через мембраны (нарушая трансмембранный перенос Na + и К +) в митохондриях связывается с α-кетоглутаратом и другими кетокислотами (ЦТК), образуя аминокислоты; в этих процессах используются и восстановительные эквиваленты (NADH+H +).

б) при высоких концентрациях аммиака глутамат и аспартат образуют амиды, используя и АТФ нарушая все тот же ЦТК, являющийся главным энергетическим источником работы мозга. в) Накопление глутамата в мозге повышает осмотическое давление, что ведет к развитию отека. г) Повышение концентрации аммиака в крови (N – 0.4 – 0.7 мг/л) сдвигает рН в щелочную сторону, повышая сродство О 2 к гемоглобину, что вызывает гипоксию нервной ткани. д) Уменьшение концентрации α-кетоглутарата вызывает угнетение обмена аминокислот (синтеза нейромедиаторов), ускорение синтеза оксалоацетата из пирувата, что связано с повышенным использованием СО 2 .

3. Гипераммониемия прежде всего отрицательно действует на мозг и сопровождается тошнотой, головокружением, потерей сознания, отставанием умственного развития (при хронической форме).

4. Основной реакцией связывания аммиака во всех клетках является синтез глутамина под действием глутаминсинтетазы в митохондриях, где используется для этой цели АТФ. Глутамин облегченной диффузией поступает в кровь и транспортируется в кишечник и почки. В кишечнике под действием глутаминазы образуется глутамат, который трансаминируется с пируватом, превращая его в аланин, поглощаемый печенью; 5% аммиака удаляется через кишечник, остальные 90% выводятся почками.

5. В почках также идет гидролиз глутамина с образованием аммиака под действием глутаминазы, которая активируется ацидозом. В просвете канальцев аммиак нейтрализует кислые продукты обмена образуя аммонийные соли для выведения, одновременно сокращая потери К + и Na + . (N – 0,5г солей аммония в сутки).

6. Высокий уровень глутамина в крови обуславливает его использование во многих анаболических реакциях в качестве донора азота (синтез азотистых оснований и др.)

7. Наиболее значительные количества аммиака обезвреживаются в печени синтезом мочевины (86% азота в моче) в количестве ~25 г/сутки. Биосинтез мочевины – циклический процесс, где ключевым веществом является орнитин, присоединяющий карбомоил, образованный из NH 3 и CO 2 при активации 2АТФ. Образованный цитруллин в митохондриях транспортируется в цитозоль для введения второго атома азота из аспартата с образованием аргинина. Аргинин гидролизуется аргиназой и превращается снова в орнитин, а вторым продуктом гидролиза является мочевина, которая по сути дела в этом цикле образовалась из двух атомов азота (источники –NH 3 и аспартат) и одного атома углерода (из СО 2). Энергией обеспечивают 3АТФ (2-при образовании карбомолфосфата и 1 при образовании аргининосукцината).

8. Орнитиновый цикл тесно связан с ЦТК, т.к. аспартат образуется при трансаминировании ЩУК из ЦТК, а фумарат, оставшийся из аспартата после удаления NH 3 , возвращается в ЦТК и, при превращении его в ЩУК, образуются 3 АТФ, обеспечивающие биосинтез молекулы мочевины.

9. Наследственные нарушения орнитинового цикла (цитруллинемия, аргининосукцинатурия, гипераргининемия) ведут к гиперамминиемии и в тяжелых случаях могут привести к печеночной коме.

10. Норма мочевины в крови 2,5-8,3 ммоль/л. Понижение наблюдается при болезнях печени, повышение – результат почечной недостаточности.

Лабораторная работа

Тесты

1. Наибольшее количество аммиака выводится из организма в составе азотистого компонента мочи:

Креатинина. Аммонийных солей. Индикана. Мочевины. Мочевой кислоты. Уробилиногена.

2. В обмене аминокислот метионина и серина, как источников одноуглеродных радикалов в биосинтетических процессах, активное участие в качестве коферментов принимают витамины:

Витамин С. Витамин D. Витамин В 12 . Витамин К. Тиамин. Фолиевая кислота. Витамин РР. Рибофлавин.

3. К кетогенным аминокислотам относятся:

Серин. Валин. Лейцин. Метионин. Изолейцин . Гистидин. Лизин.Тирозин.

4. Вследствие нарушения обмена аминокислот развиваются заболевания:

Фруктоземия. Подагра. Алкаптонурия. Микседема. Альбинизм.Фенилкетонурия. Рахит.

5. К фенилпировиноградной олигофрении (фенилкетонурии) приводит нарушение обмена аминокислотЫ:

Тирозин. Лизин. Фенилаланин. Гистидин. Аргинин.

6. Причиной развития алкаптонурии является нарушение обмена аминокислоты:

Цистеина. Триптофана. Тирозина. Метионина. Гистидина. Аргинина.

7. Понятие «гликогенные аминокислоты» означает:

Снижают почечный порог для глюкозы и вызывают глюкозурию. Нарушают способность клеток усваивать глюкозу. Способны трансформироваться в глюкозу и гликоген. В энергетическом отношении могут заменять глюкозу. Способны подавлять процесс глюконеогенеза.

8. Аммиак обезвреживается в печени включаясь В синтез мочевины в печени принимают непосредственное участие вещества:

Углекислый газ. Лизин. Орнитин.АТФ. Глютаминовая кислота. Аспартат.Аммиак. Щавелевоуксусная кислота.

9. В обезвреживании токсичного аммиака могут участвовать:

Ацетоуксусная кислота. Белки. Моносахариды. Глютаминовая кислота.Альфа -кетоглутаровая кислота. Молочная кислота.

10. Чёрный цвет мочи наблюдается при заболевании:

Подагра. Фенилкетонурия. Алкаптонурия . Желтуха

11. При алкаптонурии дефектен фермент:

Фенилаланинмонооксигеназа. Диоксигеназа (оксидаза) гомогентизиновой кислоты. Гидролаза фумарилацетоуксусной кислоты

12. Какой фермент дефектен при фенилкетонурии?

Фенилаланинмонооксигеназа . Тирозиназа. Гидролаза фумариацетоуксусной кислоты

13. При альбинизме в обмене тирозина нарушено:

Окисление и декарбоксилирование . Трансаминирование

14. При тирозинозах дефектны ферменты:

Гидролаза фумарилацетоуксусной кислоты. Тирозиновая трансаминаза

15. Минимальная доля полноценных белков в рационе ребенка от их общего потребления должна составлять:

50%. 75%. 20%

Ситуационные задачи

1. Молодая мама сообщила врачу о потемнении пелёнок во время их высушивания. О каком наследственном заболевании можно думать? Каковы диетические рекомендации педитра?

2. 27. Спустя 36 часов после рождения у мальчика выявлено нарушение сознания, дыхания. Роды естественные, в срок. Родители - двоюродные брат и сестра. В сыворотке крови выявлено содержание аммиака выше 1000мкМ/л (норма 20-80), содержание мочевины 2,5 мМоль/л (норма 2,5-4,5). В моче повышено содержание оротовой кислоты. Через 72 часа ребёнок погиб.

В пользу каких врожденных дефектов обмена свидетельствуют лабораторные данные?

3. У ребёнка 5-ти лет после перенесенного инфекционного гепатита содержание мочевины в крови составило 1,9 мМ/л. О чем свидетельствует данный анализ? Каковы рекомендации врача - педиатра?

4. У новорожденного в первые дни после рождения наблюдается рвота, судороги, в крови выявлено резкое повышение содержания аминокислоты орнитина, а концентрация мочевины очень низкая. Какое заболевание у ребёнка? Какие рекомендации могут быть использованы

5. У больного сахарным диабетом отмечалось высокое содержание мочевины в крови. Однако в период ухудшения общего состояния концентрация ее в крови почему-то снизилась. Объясните причины колебания уровня мочевины в крови.

7. У ребёнка 1,5 месяцев наблюдается вялость, заторможенность. При обследовании выявлено содержание фенилаланина в крови 35 мг/дл (норма 1,4-1,9 мг/дл), содержание фенилпирувата в моче 150 мг/сутки (норма 5-8 мг/сутки). Сделайте вывод о заболевании, его причине. Какие диетические рекомендации обязательны в данном случае?

8. Проведено успешное лечение больного 22 лет с аргининсукцинатурией назначением кетоаналогов аминокислот фенилаланина, валина, лейуина на фоне малобелковой диеты. Концентрация аммиака в плазме при этом снизилась с 90 до 30 мкмоль/л, а выведение аргининсукцината значительно снизилось. Объясните механизм лечебного действия кетоаналогов аминокислот.

9. При наследственном заболевании семейная гипераммониемия наблюдается стойкое повышение содержание аммиака в крови и полное отсутствие цитруллина. Основные клинические проявления связаны с поражением ЦНС. Какая реакция блокирована при данном заболевании? Как изменится суточное выведение мочевины?

10. В моче больного обнаружено значительное количество гомогентизиновой кислоты. Какой наследственный ферментативный дефект можно предположить? Напишите реакцию, заблокированную у данного пациента. Каковы диетические рекомендации для данного пациента?

Каковы нарушения переваривания белков в желудочно-кишечном тракте? Какие дополнительные анализы необходимы?

11. Количество белка в питании детей в возрасте 3-х и 13-ти лет рекомендовано врачом из расчёта 2,3 г/кг массы тела.

12. В детскую клинику поступил ребёнок, которому необходимо провести анализ желудочного сока. Введение же зонда затруднено. Как провести исследование секреторной функции желудка?

23. Врач-педиатр назначил ребёнку с заболеванием желудка пепсин. Какой препарат необходим дополнительно? Почему?

13. С пищей в организм подростка поступает 80 г белка в сутки. С мочой за это время выделилось 16 г азота. Каков азотистый баланс у ребенка? О чём он свидетельствует?

14. С мочой физически крепкого школьника-старшеклассника выводится

15 г азота. Нужно ли менять содержание белка в его рационе?

15. Ребёнок поступил в хирургическое отделение с болями в животе. При лабораторном обследовании выявлено резкое повышение индикана в моче. Какова возможная причина этого нарушения?

16. Мать ребенка, страдающего пониженной кислотностью желудочного сока, вместо назначенной ему соляной кислоты стала использовать раствор лимонной кислоты.

Возможна ли такая замена? Объясните допустимость или недопустимость данной замены.

Вопросы для итогового занятия по теме «Обмен белков и амнокислот»

1. Особенности обмена белков и аминокислот. Азотистое равновесие. Коэффициент изнашивания организма. Белковый минимум. Критерии пищевой ценности белков. Белковая диета детей раннего возраста. Квашиоркор.

2. Переваривание белков. Протеиназы желудочно-кишечного тракта и их проферменты. Субстратная специфичность протеиназ. Эндо- и экзопептидазы. Всасывание аминокислот. Возрастная характеристика процессов перевааривания и всасывания белков.

3. Гниение белков в толстом кишечнике. Продукты гниения и механизмы их обезвреживания в печени. Особенности протекания гнилостных процессов в толстом кишечнике грудных детей.

4. Динамическое состояние белков в организме. Катепсины. Аутолиз тканей и роль в этом процессе повреждения лизосом. Источники и основные пути расходования аминокислот. Окислительное дезаминирование аминокислот. Аминокислотоксидазы, глютаматдегидрогеназа. Другие виды дезаминирования аминокислот.

5. Трансаминирование. Аминотрансферазы и их коферменты. Биологическое значение реакций трансаминирования. Особая роль в этом процессе a -кетоглютарата. Непрямое дезаминирование аминокислот. Клиническое значение определения активности трансаминаз в сыворотке крови.

6. Декарбоксилирование аминокислот и их производных. Важнейшие биогенные амины и их биологическая роль. Распад биогенных аминов в тканях.

7. Конечные продукты азотистого обмена: соли аммония и мочевина. Основные источники аммиака в организме. Обезвреживание аммиака. Биосинтез мочевины (орнитиновый цикл). Связь орнитинового цикла с циклом Кребса. Происхождение атомов азота мочевины. Суточная экскреция мочевины. Нарушения синтеза и выведения мочевины. Гипераммониемия. Возрастная характеристика выведения азота конечных продуктов из организма ребенка в возрасте до 1 года.

8. Обезвреживание аммиака в тканях: восстановительное аминирование a -кетокислот, амидирование белков, синтез глютамина. Особая роль глютамина в организме. Глютаминаза почек. Адаптивное изменение активности глютаминазы почек при ацидозе.

9. Особенности обмена фенилаланина и тирозина. Использование тирозина для синтеза катехоламинов, тироксина и меланинов. Распад тирозина до фумаровой и ацетоуксусной кислот. Наследственные нарушения обмена фенилаланина и тирозина: фенилкетонурия, алкаптонурия, альбинизм.

10. Особенности обмена серина, глицина, цистеина, метионина. Значение тетрагидрофолиевой кислоты и витамина В 12 в метаболизме одноуглеродных радикалов. Недостаточность фолиевой кислоты и витамина В 12 . Механизм бактериостатического действия сульфаниламидных препаратов.

11. Взаимосвязь обмена аминокислот с обменом углеводов и жиров. Гликогенные и кетогенные аминокислоты. Заменимые и незаменимые аминокислоты. Биосинтез аминокислот из углеводов.

СТРУКТУРА И ОБМЕН НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

1. В состав РНК входят азотистые основания:

Аденин. Гуанин. Урацил. Тимин. Цитозин.

2. Отдельные нуклеотиды в полинуклеотидной цепи соединены связями:

Пептидными. Фосфодиэфирными. Дисульфидными. Водородными.

3. В переваривании нуклеиновых кислот - составных частей нуклеопротеидов пищи участвуют ферменты:

Пепсин. Рибонуклеаза. Трипсин. Фосфолипазы. Дезоксирибонуклеаза. Амилаза. Нуклеотидазы. Фосфатазы.

4. Наименьшей молекулярной массой обладают нуклеиновые кислоты:

ДНК. рРНК. тРНК. иРНК.

5. Конечным продуктом распада пуриновых азотистых оснований в организме человека является:

6. Величина суточной экскреции с мочой мочевой кислоты у взрослого здорового человека составляет:

0,01-0,05 г. 0,06-0,15 г. 0,35-1,5 г. 2,5-5,0 г.

7. Конечным продуктом распада в организме человека пиримидиновых азотистых оснований является:

Мочевина. Мочевая кислота. Аммонийные соли. Креатинин.

8. При нарушении обмена пуриновых азотистых оснований? Могут возникать патологические состояния:

Подагра. Базедова болезнь. Мочекаменная болезнь. Болезнь Леш-Нихана. Гипераммониемия.

9. Строительным материалом при матричном синтезе нуклеиновых кислот являются вещества:

Нуклеозидмонофосфаты. Нуклеозиддифосфаты. Нуклеозидтрифосфаты. Циклические нуклеотиды.

1. Процесс биосинтеза РНК называется:

11. Биосинтез белка, осуществляющийся с участием полисом и тРНК, называется:

Транскрипция. Трансляция. Репликация. Репарация. Рекомбинация.

12. Основной путь воспроизводства генетической информации называется:

Транскрипция. Трансляция. Репликация. Репарация. Рекомбинация.

13 Превращение про-РНК в "зрелые" формы называется:

Рекомбинация. Процессинг. Репликация. Трансляция. Терминация.

14. Процессинг и -РНК, т.е. ее созревание сводится:

Удалению интронов. Удалению экзонов. Специфической модификации (метилированию, дезаминированию и др.).

15 "Нонсенс - кодоны" (бессмысленные кодоны) в структуре и-РНК являются сигналом:

Сигнал к запуску синтеза белка. Мутантно измененный кодон. Сигнал к терминации синтеза белка. Сигнал для присоединения к синтезированному белку простетических групп.

16. Под термином "вырожденность" генетического кода понимают:

Способность аминокислоты кодироваться более чем одним кодоном. Способность кодона кодировать несколько аминокислот. Содержание в кодоне четырех нуклеотидов. Содержание в кодоне двух нуклеотидов.

17. К правилам Чаргаффа, характеризующим особенности биспиральной структуры ДНК, относятся:

А = Т. Г = Ц. А = Ц. Г = Т. А + Г = Ц + Т. А + Т = Г + Ц.

17. Для синтеза пиримидиновые основания de novo используются вещества:

Углекислый газ. Глютамат. Глютамин. Аспартат. Аланин.

19. Для формирования пуринового цикла в ходе синтеза пуриновых нуклеотидов используются вещества:

Углекислый газ. Аспартат. Аланин. Гликокол. Глютамин. Производные тетрагидрофолата.

20. Специфичность взаимодействия аминокислот с т-РНК обусловлена:

Составом антикодона. Особенностью структурной организации тРНК. Специфичностью аминоацил-тРНК-синтетаз. Строением аминокислоты.

21. Для синтеза пиримидиновых нуклеотидов используются:

СО 2 . Г лютамин. Аспартат. Аланин

22.Предшественником синтеза пуриновых нуклеотидов являются:

Инозиновая кислота. Оротовая кислота. Мочевая кислота

23 Оротатацидурия развивается при «блоке» фермента:

Карбамоиласпартаттрансфераза. Оротатфосфорибозилтрансфераза

Ксантиноксидаза.

24. Первым этапом синтеза пиримидинового кольца является:

Карбамоилфосфат. Рибозо-5-фосфат. Оротовая кислота. Аспартат

25. Нуклеотидом - предшественником в синтезе пиримидиновых нуклеотидов является:

Инозинмонофосфат. Оротатмонофосфат. Ксантиловая кислота. Оротовая кислота

26. Ключевыми ферментами в синтезе пиримидиновых нуклеотидов являются:

27. Ключевыми ферментами в синтезе в синтезе пуриновых нуклеотидов являются:

Карбамоилфосфасинтетаза. Карбамоиласпартаттрансфераза. Фосфорибозиламидотрансфераза

28. При иммунодефицитах снижена активность ферментов:

Аденозиндезаминаза. Ксантиноксидаза. Пуриннуклеозидфосфорилаза

29. При синдроме Леш-Нихана снижена активность фермента:

Ксантиноксидаза. Аденинфосфорибозилтрансфераза. Гипоксантин-гуанинфосфорибозилтрансфераза

30. При оротатацидурии снижена активность фермента:

Оротатфосфорибозилтрансфераза. Дигидрооротатдегидрогеназа. Карбамоиласпартаттрансфераза

31.Процесс превращения про-РНК в зрелые формы называется:

Рекомбинация. Процессинг. Трансляция. Терминация. Репликация

32 .При сплайсинге происходит:

Вырезание копий интронов. Вырезание копий экзонов. Соединение информативных участков РНК

33. Для транскрипции необходимы:

ДНК. Праймер. РНК-полимераза. Белковые факторы. Нуклеотидтрифосфаты. Топоизомераза

34. В синтезе РНК участвуют ферменты:

РНК-полимеразы. ДНК-полимеразы. Топоизомеразы. Праймазы

35. «Экзонами» про-РНК называются:

Некодирующие участки. Вспомогательные белки. Терминальный сайт. Кодирующие участки. Стартовый сайт

36. В репарации ДНК участвуют ферменты:

ДНК-лигазы. ДНК -полимеразы.) ДНК-рестриктазы. Праймазы

37. Для репликации необходимы:

ДНК. Праймер. И-РНК. Белковые факторы. Нуклеотидтрифосфаты.

Т опоизомераза

38. В синтезе ДНК участвуют ферменты:

РНК-полимеразы. ДНК-полимеразы. Пептидилтрансферазы. тТопоизомеразы. Праймазы

39. В регуляции синтеза белков участвуют:

Ген-регулятор. Экзон. Ген-оператор. Репрессор. Интрон. Структурный ген

40. При посттрансляционной модификации белков возможны:

Частичный протеолиз. Гликозилирование. Модификация аминокислот. Присоединение простетической группы

41. Процесс перемещения иРНК по рибосоме называется:

Транслокация. Трансляция. Терминация

42. В образовании пептидной связи при биосинтезе белков участвует фермент:

Пептидилтрансфераза. Топоизомераза. Хеликаза

43.Сигналом начала и конца синтеза полипептидной цепи служит:

Определённые кодоны иРНК. Определённые ферменты. Определённые аминокислоты

44. Суточная экскреция мочевины у взрослого человека составляет:

1,0-2,0 г. 20,-30,0 г. 2,0-8,0 г. 35,0-50,0 г. 8,0-20,0 г

0.1-0.3 мМ/л. 0,17-0,41 мМ/л. 0.05-0,1 мМ/л

46. Доля азота мочевой кислоты в моче у детей составляет:

1-3%. 3-8,5 %. 0,5-1,0 %.

47. Доля азота мочевины в моче у новорожденных детей составляет:

30% . 75% . 50%.

Ситуационные задачи

1.Больной жалуется на боли в суставах. Содержание мочевой кислоты в крови составляет 0,26 ммоль/л. Количество сиаловых кислот – 4,5 ммоль/л

(норма 2,0-2,6 ммоль/л). Какое заболевание можно исключить?

2. У ребёнка обнаружен генетический дефект фермента гипоксантин-гуанинфосфорибозил трансферазы. К каким последствиям это может привести?

3.Больной жалуется на боли в суставах. Содержание мочевой кислоты в крови составляет 0,56 ммоль/л. Количество сиаловых кислот – 2,5 ммоль/л (норма 2,0-2,6 ммоль/л). Какое заболевание наиболее вероятно? Какая диета показана?

4. В результате мутации гена изменён порядок чередования нуклеотидов в кодоне. К чему это может привести?

5.У ребёнка, страдающего гиповитаминозом, снижен обмен нуклеиновых кислот. Объясните причины нарушений. Какие витамины показаны в первую очередь?

6. При сахарном диабете существенно падает скорость синтеза нуклеиновых кислот. Опишите возможные причины этого нарушения.

7. В результате мутации гена изменен порядок чередования нуклеотидов в кодоне. К чему это может привести?

8. Опухолевые клетки характеризуются ускоренным клеточным делением и ростом. Как можно этому восприпятствовать, влияя на синтез азотистых оснований?

Вопросы для итогового занятия по теме «Обмен нуклеопротеидов»

1. Нуклеиновые кислоты как полимерные соединения. Состав и строение нуклеотидов, их функции в организме. Биологическое значение нуклеиновых кислот. Уровни структурной организации. Видовая специфичность первичной структуры.

2. Основные виды нуклеиновых кислот в тканях. Их общая характеристика. Особенности химического состава, структуры и свойств молекул ДНК. Комплементарность азотистых оснований. Денатурация и ренативация ДНК. Гибридизация ДНК«ДНК и ДНК«РНК.

3. Распад в тканях пиримидиновых и пуриновых нуклеотидов. Конечные продукты распада. Особенности выведения мочевой кислоты из организма. Гиперурикемия. Подагра.

4. Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов. Аллостерические механизмы регуляции.

5. Биосинтез пуриновых нуклеотидов. Происхождение частей пуринового ядра. Начальные стадии биосинтеза. Инозиновая кислота как предшественник адениловой и гуаниловой кислот. Аллостерические механизмы регуляции биосинтеза.

6. Биосинтез ДНК. Репликиция и репарация повреждений. Ферменты биосинтеза ДНК. Матрица. Соответствие первичной структуры продукта реакции первичной структуре матрицы. Затравка (праймер). Матричная роль РНК. Ревертаза.

7. Биосинтез РНК. РНК-полимеразы. Транскрипция как передача информации от ДНК к РНК. Образование первичного транскрипта, его созревание (процессинг).

8. Биосинтез белков. Матричная (информационная) РНК. Основной постулат молекулярной биологии: ДНК®иРНК®белок. Соответствие нуклеотидной последовательности гена аминокислотной последовательности белка (коллинеарность). Проблема перевода (трансляция) четырёхзначной нуклеотидной записи информации в двадцатизначную аминокислотную запись. Характеристика нуклеотидного кода.

9. Транспортные РНК (тРНК), особенности структуры и функций. Изоакцепторные формы тРНК. Биосинтез аминоацил-тРНК. Значение высокой субстратной специфичности аминоацил-тРНК-синтетаз.

10. Биологические системы биосинтеза белков. Строение рибосом. Последовательность событий при биосинтезе полипептидной цепи. Инициация, элонгация, терминация. Регуляция биосинтеза белков. Ингибиторы матричного биосинтеза: лекарственные препараты, вирусные и бактериальные токсины. Посттрансляционное изменение полипептидной цепи.