Тема: Общие пути обмена аминокислот

ЦЕЛЬ: Изучить общие пути обмена аминокислот. Ознакомиться с методом изучения трансаминирования аминокислот. Знать клинико-диагностическое значение определения активности сывороточных аминотрансфераз.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ.

1. Основные функции белков в организме. Роль белка в питании человека. Возрастные нормы белка в питании. Биологическая ценность пищевых белков. Полноценные и неполноценные белки. Азотистый баланс.

- Почему нельзя заменить белки в питании жирами или углеводами? Какие аминокислоты (8) являются эссенциальными? Приведите примеры неполноценных белков.

- Что понимают под азотистым балансом? Что такое положительный азотистый баланс? Когда он наблюдается? Каковы нормы белка в питании?

- С пищей в организм поступило 82 г белка в сутки. С мочой за это время выделилось 16 г азота. Какой азотистый баланс и о чем он свидетельствует?

2. Схема источников и путей использования аминокислот.

3. Переваривание белков в желудке и кишечнике. Желудочный сок, панкреатический сок, кишечный сок: характеристика протеолитических ферментов, механизмы их активации. Гниение аминокислот в кишечнике.

- Перечислить ферменты, участвующие в переваривании пищевых белков и содержащиеся в желудочном, поджелудочном и кишечном соках. Связи между какими аминокислотами преимущественно расщепляют пепсин, трипсин, химотрипсин?

- Из чего и как возникает соляная кислота в стенке желудка? Какова роль соляной кислоты в пищеварении?

- В чем заключается биологическое значение выделения протеолитических ферментов пищеварительных соков в неактивной форме? Каковы механизмы превращения пепсиногена в пепсин, трипсиногена в трипсин и химотрипсиногена в химотрипсин?

- Как действует карбоксипептидаза и аминопептидаза? Написать реакции, катализируемые ими. К какому классу относятся эти ферменты?

- Что подразумевается под гниением белков в кишечнике? Какие процессы протекают при этом? Перечислить возникающие при гниении белков токсические продукты.

4. Общие пути превращения аминокислот в организме. Дезаминирование и его виды. Характеристика оксидаз аминокислот и глутаматдегидрогеназы. Химизм окислительного дезаминирования.

- Для чего используются клетками тканей и органов аминокислоты? Из каких источников пополняется аминокислотный фонд организма? Что понимают под динамическим состоянием белков в организме? Назвать белковые резервы в организме.

- С помощью каких ферментов и в каких частях клеток происходит внутриклеточный гидролиз белков?

- Что такое дезаминирование? Какой из четырех существующих типов дезаминирования преобладает в живом организме? Какова роль a-кетоглутаровой кислоты в непрямом дезаминировании аминокислот?

5. Трансаминирование аминокислот. Специфичность трансаминаз. Значение реакций трансаминирования.

6. Непрямое дезаминирование аминокислот (трансдезаминирование): последовательность реакций, ферменты, биологическое значение.

- Написать трансаминирование с участием фосфопиридоксаля между лейцином и α -кетоглутаровой кислотой.

- Написать переаминирование с участием кофермента между гистидином и a-кетоглутаровой кислотой.

- Назвать a-кетокислоты, образующиеся из перечисленных ниже аминокислот в реакции трансаминирования с a-кетоглутаровой кислотой: а) аспарагиновая кислота; б) аланин; в) фенилаланин; напишите эти реакции.

- Будут ли у пациента обнаруживаться признаки недостаточности аспартата, если его рацион богат аланином, но беден аспартатом? Аргументируйте ответ.

- Какова судьба без азотистого остатка аминокислот? Что представляют собой конечные продукты распада простых белков?

- Какие гормоны и как влияют на обмен белков?

7. Заменимые и незаменимые аминокислоты. Биосинтез заменимых аминокислот с использованием глюкозы. Источники азота для синтеза аминокислот. Глюконеогенез из аминокислот: последовательность реакций, регуляция, физиологическое значение.

8. Определение активности трансаминаз сыворотки крови для дифференциальной диагностики.

Лабораторная работа.

Трансаминирование a-аминокислот.

Клинико-диагностическое значение метода.

Трансаминирование является очень важным процессом превращения аминокислот в организме. Наиболее активно этот процесс протекает в печени, сердечной мышце, скелетных мышцах, почках, семенниках и других органах. В сыворотке крови активность аминотрансфераз очень низка. При нарушении целостности клеточных мембран аминотрансферазы проникают из тканей в кровь. Поэтому определение активности аминотрансфераз в сыворотке крови является важным тестом для диагностики таких заболеваний, как инфаркт миокарда, вирусный гепатит, цирроз печени и др.

Принцип метода

В основе метода лежит реакция трансаминирования в мышечной ткани. В качестве субстратов используют глутаминовую и пировиноградную кислоты.

СООН СООН

½ ½

СН₂ СООН СН₂ СООН

½ ½ аминотранс- ½ ½

СН₂ + С=О фераза СН₂ + СНNН₂

½ ½ ½ ½

СНNH₂ СН₃ С=О СН₃

½ ½

СООН СООН

Глу Пируват α -кетоглутарат Ала

Появление новой кислоты – аланина обнаруживается методом распределительной хромотографии на бумаге, который основан на различной растворимости аминокислот в двух несмешивающихся жидкостях: воде (неподвижная фаза) и системе органических растворителей (подвижная фаза). Чем больше растворимость аминокислоты в воде, тем медленнее она движется по бумаге по сравнению с фронтом органического растворителя. Положение аминокислоты на носителе обнаруживают при помощи цветной реакции с нингидрином. Характерной для каждой аминокислоты величиной является коэффициент Rf – отношение расстояния, пройденного аминокислотой от места нанесения (а), к расстоянию, пройденному фронтом растворителя от места нанесения аминокислоты (в):

Rf = а/в.

Ход проведения радиальной хромотографии:

1. На квадратике фильтровальной бумаги (11´ 11 см) простым карандашом провести диагонали и вокруг точки пересечения описать окружность радиусом 10 мм.

2. В обозначенные точки на окружности отдельными чистыми капиллярами нанести маленькие (!) капли растворов соответственно аланина и глутаминовой кислоты (растворы «свидетелей»), а также опытной и контрольной проб. Капли высушить на воздухе и повторить нанесение еще дважды

3. Одновременно из треугольника фильтровальной бумаги скатать фитилёк и вставить его в отверстие в центре квадрата.

4. В чашку Петри налить около 15 мл смеси растворителей, положить на неё хроматограмму так, чтобы конец фитилька касался дна чашки, и плотно прикрыть крышкой.

5. Когда фронт растворителя дойдет от центра до краев чашки Петри, хроматограмму снять, отметить карандашом фронт растворителя и высушить в сушильном шкафу при t 100 ⁰С. Вскоре на хроматограмме появятся пятна, указывающие на положение аминокислот (нингидрин входит в состав системы растворителей)

6. Для каждой аминокислоты рассчитать значение Rf и сравнить их с контрольной и опытной пробами.

7. Хроматограмму подклеить к протоколу и сделать выводы.

ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ. Основная:

1. Берёзов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: Учебник. – 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 2002, с. 409-440.

2. Биохимия: Учебник/Под ред. Е.С. Северина. –М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003, (Серия XXI век), с. 458-476.

3. Николаев А.Я. Биологическая химия. М.: Медицинское информационное агентство, 2001, с. 303-315.

4. Северин Е.С., Алейникова Т.Л., Осипов Е.В. Биохимия: Учебник. –М.: Медицина, 2000, с. 135-142.

5. Лекционный материал.

Дополнительная литература:

1. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами /Под ред. Члена-корренспондента РАН, проф. Е.С. Северина, проф. А.Я. Николаева. М.: ГЭОТАР-МЕД. 2001. -448 с.: ил. – (XXI век).

2. Марри Р. и соавтор. ‘‘Биохимия человека’’ М.: Мир, 1993, т. 1.