Обмен белков. Обезвреживание аммиака и особенности обмена аминокислот

Глутамин и в меньшей степени аспарагин являются своеобразной транспортной формой аммиака. Глутамин служит также донором амидной группы необходимого для синтеза различных соединений.
Током крови глутамин доставляется в почки, где подвергается гидролитическому разрушению глутаминазой почек. Аналогично аспарагиназой разрушается аспарагин.
Образующийся в почках аммиак используется для нейтрализации кислот, чем обеспечивается сохранение щелочных резервов буферных систем крови и тканей.

Кребс и Гензенлейт (Krebs,Henseleit,1932) установили механизм синтеза мочевины
На первой стадии этого процесса из аммиака и углекислого газа синтезируется карбомоилфосфат:
АДФ NH2
АТФ ↑ /
СО2 + NH3 С=О
Карбомоилфосфат \
синтетаза 1 О-РО3Н2
карбомоилфосфат

NH2 Н3РО4 NH2
NH2 / ↑ /
| + С=О С=О
СН2 \ транскарбомоилаза \
| О-РО3Н2 NH
(СН2)2 |
| СН2
СН-NH2 |
| (СН2)2
COOH |
орнитин СН-NH2
|
COOH
Цитруллин
Далее карбомоильная группа с помощью фермента орнитин-карбомоилтрансферазы переносится на орнитин образуется цитруллин,

Под воздействием аргининосукцинат-лиазы аргининосукцинат разрушается на аргинин и фумарат
NH2 СООН АМФ + Н3РО4 NH СООН
/ | ↑ // | NH
С=О + СН2 АТФ С- NH-CН //
\ | \ | С-NH2
NH СН-NH2 синтетаза NH СН2 \ СООН
| | | | NH + |
СН2 COOH СН2 СООН лиаза | СН
| аспартат | СН2 ||
(СН2)2 (СН2)2 | СН
| | (СН2)2 |
СН-NH2 СН-NH2 | СООН
| | СН-NH2 Фумарат
COOH COOH |
Цитруллин Аргининосукцинат COOH
Аргинин

Далее аргинин гидролизуется аргиназой с образованием орнитина и мочевины.
NH
// NH2
С-NH2 |
\ NH2 СН2
NH / |
| + НОН С=О + (СН2)2
СН2 \ |
| аргиназа NH2 СН-NH2
(СН2)2 мочевина |
| COOH
СН-NH2 орнитин
|
COOH
аргинин

За сутки в печени синтезируется 25-30 грамм мочевины, которая выводится из организма с мочой. В норме в крови содержание мочевины составляет 2,5-8,6 ммоль/л
При циррозе печени мощность орнитинового цикла снижена. В связи с этим и уровень мочевины в крови снижается и повышается уровень аммиака, т.е. наблюдается гипераммониемия.
У детей тяжелая гипераммониемия наблюдается после острых респираторных и вирусных инфекций по причине снижения активности карбомоилфосфат синтетазы и орнитин-карбомоил-трансферазы.
Нарушение синтеза мочевины и гипераммониемия возможна и по причине отсутствия соответствующих ферментов синтеза мочевины вследствие наследственного дефекта в геноме.
При нарушении экскреторной функции почек, например при нефритах, уровень мочевины в крови может повышаться, что приводит к уремии - тяжелому состояния организма, требующему неотложных врачебных вмешательств.

Особенности обмена отдельных аминокислот.
Вовлечение в общие пути катаболизма без азотистых остатков аминокислот происходит, в конечном счете, через образование следующих метаболитов:
-через пируват (аланин, цистеин, глицин, серин, треонин),
-через ацетоацетил-КоА и ацетил-КоА (фенилаланин, тирозин, лейцин, лизин,
триптофан),
- через альфа-кетоглутарат (глутамат, аргинин, гистидин, пролин),
- через сукцинил-КоА (изолейцин, метионин, валин),
- через фумарат (тирозин, фенилаланин),
- через щавелево-уксусную кислоту (аспартат).

Особенности обмена серина, глицина и треонина.
Серин и глицин, в отличие от треонина, являются заменимыми аминокислотами. Фермент, катализирующий эту реакцию, сериноксиметилаза использует в качестве кофермента тетрагидрофолиевую кислоту (ТГФК).
СН2-ОН СН2=ТГФК
| ТГФК СН2-NН2
СН-NH2 |
| сериноксиметилаза СООН
СООН глицин
серин
Метиленовая группа в молекуле метилен-ТГФК может превращаться под воздействием специальных ферментов в другие одноуглеродистые радикалы (метенил-, формил-, метил), которые используются для синтеза пуриновых нуклеодитов, для синтеза тимина, холина, креатина и др.:
СН3-ТГФК ← CН2=ТГФК → CН≡ТГФК → О=СН-ТГФК
метил- метилен- метенил- формил-

Антивитамины фолиевой кислоты
Применяемые для лечения бактериальных инфекций сульфаниламиды являются своего рода антивитаминами относительно фолиевой кислоты, оказывая антиметаболитный эффект.
Используясь, бактериальными клетками для формирования молекулы тетрагидрофолиевой кислоты, сульфаниламиды включаются в нее вместо парааминобензойной кислоты и тем самым нарушаются процессы переноса одноуглеродистых радикалов и, как следствие, нарушается синтез пуриновых нуклеотидов, нуклеиновых кислот и бактериальные клетки гибнут.
Антиметаболитным эффектом обладают такие препараты как метилтиоурацил, азосерин, фторурацил, мерказалин, мерсалил и другие, но механизм их действия другой, чем у сульфаниламидов.

Синтез глицина
Глицин может синтезироваться также и из треонина:
СН3-СН-СН-СООН
| | ФП-СН=О СН3-СН=О + СН2-СООН
ОН NH2 альдолаза уксусный |
треонин альдегид NH2 глицин

Катаболизм треонина и глицина идет через превращение их в серин.
В серии реакций, начинающихся с дегидратации серина, идет образование пирувата и аммиака:
СН2-ОН НОН СН2 СН3 СН3
| ↑ || | +НОН |
СН-NH2 С-NH2 С=NH С=О + NH3
| дегидротаза | мутаза | |
СООН СООН СООН СООН
серин пируват

Особенности обмена метионина и цистеина.
Метионин является незаменимой серусодержащей аминокислотой. Основная функция этой аминокислоты состоит в том, что она является донатором метильной группы, используемой для реакций метилирования.
В реакциях трансметилирования метионин находится ввиде S-аденозилметионина, образующимся из метионина и АТФ под воздействием метионин-аденозилтрансферазы

S-аденозилметионин
+S-СН2-СН2-СН- СООН H4P2O7 + Н3РО4
| | + АТФ
CН3 NН2
метионинаденозилтрансфераза
метионин
S-аденозил-метионин

S-аденозилметионин
участвует в реакциях синтеза адреналина из норадреналина,
В синтезе холина из коламина,
в синтезе креатина из аминокислот глицина и аргинина,
в метилировании оснований нуклеотидов нуклеиновых кислот,
в синтезе мелатонина из N-ацетил-серотонина,
участвует в обезвреживании лекарственных веществ и чужеродных соединений

Синтез креатина начинается в почках, где под воздействием глицин-амидинотрансферазы из глицина и аргинина
NH2
NH2 NH2 /
| / C=NH NH2
CH2 + C=NH \ |
| \ NH (CH2)3
COOH NH | + |
глицин | амидинотрансфераза CH2 CH-NH2
(CH2)3 | |
| COOH COOH
CH-NH2 гликоциамин орнитин
|
COOH
аргинин

Из почек кровотоком гликоциамин доставляется в печень
NH2 NH2
/ /
C=NH C=NH
\ S-аденозилгомоцистеин \
NH ↑ N-СH3
| S-аденозилметионин |
CH2 метилтрансфераза CH2
| |
COOH COOH
гликоциамин креатин

Креатин доставляется в мышцы, где под воздействием креатинфосфокиназы превращается в макроэргическое соединение креатинфосфат,
NH2 NH-О-РО3Н2
/ /
C=NH АДФ C=NH
\ ↑ \
N-СH3 АТФ N-СH3
| |
CH2 креатинфосфокиназа CH2
| |
COOH COOH
креатин креатинфосфат
NH
/
НОН C=NH
\
N-СH3
|
CH2
|
CO креатинин

S-аденозилгомоцистеин
Образующийся в реакциях трансметилирования из S-аденозил-метионина S-аденозилгомоцистеин, подвергается гидролитическому разрушению с образование аденозина и гомоцистеина:
СН2-SH
|
Н2О СН2
S-аденозилгомоцистеин аденозин + |
СН-NН2
|
СООН
гомоцистеин

Гомоцистеин может регенерировать в метионин в присутствии метил-ТГФК, либо используется для синтеза цистеина.
SН НO-СН2 Н2О S --- СН2 НО-СН2 СН2-SН
| | ↑ | | | |
СН2 СН-NН2 СН2 СН-NН2 + НОН СН2 + СН-NН2
| + | синтетаза | | гидролаза | |
СН2 СООН СН2 СООН СН-NН2 СООН
| серин | | цистеин
СН-NН2 СН-NН2 СООН
| | гомосерин
СООН СООН
гомоцистеин цистатионин

Гомоцистеин
Факторы, повышающие уровень гомоцистеина в плазме:
Генетические дефекты в метаболизме гомоцистеина.
Дефицит витаминов: фолиевая кислота, витамин В12 (кобаламин), витамин В6 (пиридоксин)
С избытком гомоцистеина связывают развитие сердечно-сосудистых заболеваний, формирование атеросклеротичнских бляшек, усиленное тромбообразование, нарушение зрения (глаукома), вторичные изменения структуры соединительной ткани, церебральные расстройства.

Метаболизм гомоцистеина нарушется
Метаболизм гомоцистеина нарушется
при пернициозной анемии,
почечной недостаточности,
гипотироидизме,
при злокачественных новобразованиях: острый лимфобластный лейкоз, рак груди, яичников или поджелудочной железы,
при тяжелом псориазе.
Уровень гомоцистеина повышается:
при использовании препаратов антагонистов фолиевой кислоты (метотрексат, фенитоин, карбамазепин),
антагонистов витамина В6 (теофиллин, азарабин,
эстроген-содержащие оральные контрацептивы, курение сигарет).
при старении организма и в период менопаузы.

При нарушениях превращения гомоцистеина в метионин и цистеин в тканях и крови накапливается гомоцистин, образующийся из гомоцистеина, который выделяется с мочой
СН2-SH HS-СН2 СН2-S ------ S-СН2
| | - 2H | |
СН2 СН2 СН2 CH2
| + | | |
СН-NН2 СН-NН2 СН-NН2 СН-NН2
| | | |
СООН СООН СООН СООН
гомоцистеин гомоцистеин гомоцистин

Гомоцистинурия
Гомоцистинурия является симптомом наследственной недостаточности названных ферментов или следствием недостатка витамина В6, фолиевой кислоты и витамина В12.
Внешние проявления наследственной недостаточности цистатионинсинтетазы и, как следствие гомоцистинурии, весьма сходны с синдромом Морфана: высокий рост, арахнодактилия, деформация скелета, подвывих хрусталика, возможны гиперкинезы, судорожные состояния, отставание психического развития.

Цистеин является заменимой аминокислотой
Из цистеина синтезируется глутатион, цистин и таурин. Образование таурина происходит в результате окисления цистеина вначале в цистеинсульфиновую кислоту, с последующим декарбоксилированием ее в таурин:
НАДФ
СН2-SН СН2-SО2Н ↑ СН2-SО2-ОН
| О2 | О2 НАДФН2 | + СО2
СН-NН2 СН-NН2 СН2-NН2 + Н2О
| оксидаза | декарбоксилаза таурин
СООН СООН
цистеин цистеинсульфиновая
кислота

Таурин
Таурин является соединением, образующим парные комплексы с желчными кислотами, выполняет специфическую, пока неясную функцию в фоторецепторных клетках сетчатки и нейромедиаторную функцию в нейронах мозга.
Таурин нормализует уровень холестерина, предупреждает токсичное действие гомоцистеина, защищает от повреждения сосудистую стенку и препятствует образованию кровяных тромбов.

Распад цистеина
Разрушение и образование без азотистого остатка цистеина может происходить следующим образом: глутамат НАДФ
СН2-SН ↑ СН2-SН СН3
| α-кетоглутарат | НАДФН2 |
СН-NН2 С=О С=О + Н2S
| трансаминаза | транссульфураза |
СООН СООН СООН
цистеин сульфпирутат пируват
Пируват вовлекается в общие пути катаболизма, а сероводород (H2S) окисляется до сульфатов (H2SO4) и используется для образования фосфоаденозинфосфосульфата (ФАФС), для построения хондроитинсульфатов и других мукополисахаридов.

Фенилаланин
Фенилаланин является незаменимой аминокислотой. Из нее под воздействием фенилаланингидроксилазы синтезируется тирозин. Кофактором этого фермента является дигидробиоптеридин, а восстановителем НАДФН2:
НАДФ ОН
↑ |
//\ О2 НАДФН2 //\
| || | || + НОН
\\/ гидроксилаза \\/
| |
СН2-СН-СООН СН2-СН-СООН
| |
NH2 NH2
фенилаланин тирозин

Фенилпировиноградная олигофрения (болезнь Фелинга).
глутамат
↑
//\ альфа-кетоглутарат //\ CO2 //\ | || | || | ||
\\/ трансаминаза \\/ \\/
| | |
СН2-СН-СООН СН2-С-СООН СН2-СООН
| || фенилацетат
NH2 О
фенилаланин фенилпируват

Тирозин
Тирозин - заменимая аминокислота, синтезируется из фенилаланина и является соединением,
из тирозина синтезируется :
пигмент меланин,
гормон мозгового вещества надпочечников адреналина,
гормоны щитовидной железы тироксин и трииодтиронин
медиаторы нервной системы - дофамин и норадреналин.

Образование без азотистого остатка тирозина
происходит в реакции трансаминирования с альфа-кетоглутаратом. При этом образуется пара-окисфенилпируват, который под воздействием n-оксифенилпируватоксидазы превращается в гомогентизиновую кислоту.
ОН глутамат ОН ОН
| ↑ | СО2 |
//\ α-кетоглутарат //\ ↑ //\
| || | || вит С + О2 | ||
\\/ трансаминаза \\/ оксидаза \\/ \ ОН
| | |
СН2-СН-СООН СН2-С=О СН2-СООН
| |
NH2 СООН
тирозин n-оксифенилпируват гомогентизиновая кислота

Гомогентизиновая кислота
разрушается с образованием фумарилацетоацетата, которая гидролизуется с образованием фумарата и ацетоацетатат. Нарушение катаболизма тирозина имеет место при алкаптонурии - ферментопатии, связанной с дефектом оксидазы гомогентизиновой кислоты.
При этом заболевании имеет место накопление гомогентизиновой кислоты, которая в присутствии кислорода полимеризуется с образованием черного пигмента - алкаптона.
Алкаптон откладывается в коже, окрашивая ее в темно желтый цвет (охроноз), в хрящах и сухожилиях, вызывая деформацию суставов.

Фоликулярными клетками щитовидной железы из тирозина синтезируются гормоны иодтиронины - тироксин и трииодтионин.
ОН
|
J_//\ _J
| ||
ОН 2НОН ОН \\/
| | |
//\ 2J + Н2О2 J_//\ _J О
2 | || 2 | || | + СН2=С-СООН
\\/ иодаза \\/ J_ //\ _J |
| | | || NH2
СН2-СН-СООН СН2-СН-СООН \\/ дегидроаланин
| | |
NH2 NH2 СН2-СН-СООН
тирозин дииодтирозин |
NH2
тироксин ( 3`,5`,3,5-тетраиодтиронин)
Гормонально активным является также 3`,3,5-трииодтиронин.

Синтез меланина
ОН ОН
| НО | О
/ \\ Cu ( О ) \/ \\ Cu -2Н \\/\\ __
|| | || | | | |
\ // тирозиназа \ // полифенооксидаза //\ // CН-СООН
| | О |
CН2-СН-CООН CН2-СН-CООН NH2
| |
NH2 NH2 ДОФА-хинон
Тирозин ДОФА
ОН О
\ / \\ ___ -2 Н \\ / \\ ___
|| | |_CООН | | |_СООН
/ \// \NН/ тирозиназа // \// \NН/
OH О
лейко-ДОФА-хинон ДОФА-хром

Синтез меланина
НО О
\ / \\___ - 2Н \\/ \\ ___ || | || | | || МЕЛАНИН
/ \ //\NН/ //\ /\NН/
НO О
5,6-диоксииндол индол-5,6-хинон
В результате конденсации 5,6-диоксииндола и
индол-5,6-хинона образуется димер меланина, к
которому окислительным путем присоединяются
диоксииндольные звенья с образованием в конечном
итоге высокополимерного соединения - черной
пигмент меланин.

Синтез дофамина, норадреналина и адреналина
ОН ОН ОН
| НО | СО2 НО |
/ \\ ( О ) \/ \\ \/ \\ вит С Сu (О)
|| | || | || |
\ // тирозиназа \ // декарбоксилаза \ // бета-гидроксилаза
| | | дофамина
CН2-СН-CООН СН2-СН-CООН CН2-СН2
| | |
NH2 NH2 NH2
тирозин ДОФА дофамин
ОН S-аденозилгомоцистеин ОН
НО | НО |
\/ \\ S-аденозилметионин \/ \\
|| | || |
\ // N-метилтрансфераза \ //
| |
CН -СН2 CН -СН2
| | | |
ОН NH2 ОН NH-СН3
норадреналин адреналин

Гистидин используется синтеза
гистамина, карнозина и ансерина.

Карнозин (β-аланил-гистидин) и
ансерин (N-метил-карнозин)
эти гистидиновые дипептиды, являются специфичными метаболитами деградации миофибллирных белков актина и миозина мышц.
Установлено что карнозин и ансерин имеют отношение к формированию гистидиновой буферной системы поддерживающей рН в пределах 6-7.

Карнозин оказывает антиоксидантное действие, особенно в мозгу. Это сильный антиоксидант и антигликоциновый агент,
он подавляет действие альдегидов (нейротоксинов),
выводит тяжелые металлы, предотвращает неврологическую дегенерацию и мышечную атрофию,
предотвращает в клетках и в хрусталиках глаз сшивки коллагена (химическую реакцию между свободными радикалами и белковыми молекулами, которая ускоряет старение и отдаленные дегенеративные заболевания

дезаминирование гистидина
При дезаминировании гистидина образуется уроканиновая кислота, которая под воздействием уроканиназы в печени превращается в имидазолонпротионат:
N --- С-СН2-СН-СООН - NH3 N----С-СН=СН-СООН
|| || | || ||
\NH/ NH2 гистидаза \NH/ уроканиназа
гистидин уроканиновая кислота
N-----СН - СН2 -СН2-СООН
|| |
\NH/ \\
О
имидазолонпропионат

Отсутствие гистидазы приводит к гистидинемии - наследственному заболеванию, которое проявляется отставанием психомоторного развития ребенка и по клинике напоминает фенилпировиноградную олигофрению, но в менее выраженной форме.
Характерны нарушение речи, моторная алалия, снижение слуха, гидроцефалия,
имеет место судорожная готовность, деформация скелета.
Важным признаком заболевания служит отсутствие метаболитов уроканинового пути катаболизма гистидина в биологических жидкостях организма.
Лечение гистидинемии основано на тех же принципах, которые применяются при фенилпировиноградной олигофрении:
назначаются белковые гидролизаты, лишенные гистидина.

Триптофан
Триптофан является незаменимой аминокислотой, используется для синтеза серотонина и мелатонина.
Гидроксилирование триптофана приводит к образованию 5-окситриптофана.
При декарбоксилировании 5-окситриптофана образуется биогенный амин серотонин :
ОН НО
\ //\ ___ _СН2-СН-СООН ФП-СН=О \ //\ ___ _СН2-СН2
| || || | CO2 + | || || |
\\/ \NН/ NН2 декарбоксилаза \\/ \NН/ NН2
5-окситриптофан серотонин

Примерно 90% серотонина содержится в хромаффинных клетках кишечника.
Остальная часть содержится в тучных клетках кожи, селезенке, печени, почках, легких, где выполняет роль местного гормона, обеспечивая межклеточные контакты ,
вызывает сокращение гладкой мускулатуры внутренних органов, сужение кровеносных сосудов, повышает количество тромбоцитов.
В сером веществе мозга, в гипоталамусе серотонин исполняет роль медиатора.
Считается, что серотонин необходим для сна

Серотонин является биологическим предшественником гормона эпифиза мелатонина
НО СН3-О
\ //\ ______СН2-СН2 \ //\ _____СН2-СН2 СН3
| || || | | || || | |
\\/ \NН/ NН2 \\/ \NН/ NН---С=О
серотонин мелатонин
Превращение серотонина в мелатонин периодически меняется в течение суток и зависит от освещенности:
в темноте синтез мелатонина усиливается,
днем (на свету) синтез мелатонина прекращается.
Мелатонин тормозит секрецию ГТГ гипофизом и этим угнетает половое созревание и половую активность

Катаболизм триптофана
Под воздействием фермента 2.3-диоксигеназы (пирролаза) происходит де циклизация пиррольного кольца триптофана и образуется формилкинуренин.
При гидролизе формилкинуренина, отщепляется формил и образуется кинуренин, гидроксилирование которого приводит к образованию 3-оксикинуренина, который разрушается кинурениназой с образованием аланина и 3-оксиантраниловой кислоты.
Из 3-оксиантраниловой кислоты синтезируются хинолиновая, пиколиновая и никотиновая кислоты.
Никотиновая кислота (витамин РР) является структурным компонентом коферментов анаэробных дегидрогеназ НАД и НАДФ.

Из кинуренина под воздействием кинуренинтрансаминазы может образоваться кинуреновая кислота, а из 3-оксикинуренина - ксантуреновая кислота
Промежуточным метаболитом триптофана является α-аминоадипиновый полуальдегид, который трансаминируется в α-кето адипиновую кислоту.
При окислительном декарбоксилировании α-кетоадипиновой кислоты образуется глутарил-КоА.
Далее глутарил КоА декарбоксилируется до бутирил-КоА, который в реакциях β-окисления разрушается до ацетил-КоА.

Нарушения обмена триптофана
Болезнь Гартнепа - генетически обусловленное нарушение всасывания триптофана в кишечнике и проксимальных отделах почечных канальцев. Для болезни характерен : пеллагроподобный дерматит, фотодерматоз, хореоформный гиперкинез, умственная отсталость.
В основе синдрома "голубых пеленок" лежит нарушение всасывания триптофана, из которого в кишечнике образуется индол и далее синие индиго.
Синее индиго окрашивает мочу в синий цвет.

Синдром Тада -связан с эндогенным дефицитом никотиновой кислоты и избытком образования индольных соединений и триптофанурией. В результате развивается глубокая умственная отсталость и нанизм.
Синдром Прайса - накапливается кинуренин, формилкинуренин и другие метаболиты. В результате развиваются симптомы склеродермии.
Наследственная ксануренурия (синдром Кнаппа-Комровера).
Болезнь вызвана недостаточной активностью пиридоксальзависимой кинурениназы.

Наследственная ксануренурия (синдром Кнаппа-Комровера).
При этом заболевании имеют место изменения интеллекта и нарушения психики:
склонность к истерическим реакциям, состояниям аффекта и немотивированным поступкам,
фобиии, сомнабулизм, приступы психомоторного возбуждения и судороги,
аллергические проявления кожи (аллергические дерматозы): себорейный дерматит, различные экземы, фотодерматоз, экзема, нейродерматит,
упорный стоматит, хейлит и глоссит,
бронхиальная астма

Валин, лейцина и изолейцин
Эти аминокислоты с разветвленной углеводородной цепью, являются незаменимыми аминокислотами.
Катаболизм этих аминокислот осуществляется на первой стадии путем трансаминирования с α-кетоглутаратом.
Затем идет процесс окислительного декарбоксилирования образовавшихся α-кетокислот имеющих разветвленные углеводородные цепи.
Далее, кислоты (изобутирил-КоА, изовалерил-КоА, метил-бутирил-КоА) подвергаются β-окислению.
Известны наследственные дефекты метаболизма валина, лейцина и изолейцина.

Вследствие генетического дефекта фермента катализирующего окислительное декарбоксилирование α-кетокислот с разветвленной углеводородной цепью,
Эти кислоты накапливаются и выводятся из организма, придавая моче и выдыхаемому воздуху запах кленового сиропа"болезнь кленового сиропа".
Болезнь сопровождается мышечной ригидностью, судорогами, слепотой.
Без соответствующего лечения болезнь приводит к смерти.

Редким нарушением катаболизма лейцина является изовалерьяновая ацидемия - неспособность организма окислять изовалерил-КоА.
Болезнь характеризуется усиленным рвотным рефлексом ("рвотная болезнь").
Подобное состояние наблюдается при отравлении плодами экки-дерева, содержащего яд гипоглицин А, блокирующий фермент дегидрогеназу изовалерил-КоА.
Болезнь сопровождается повреждением ЦНС, а смерть наступает в результате развивающейся гипогликемии

Глюкогенные и кетогенные аминокислоты
Аминокислоты, без азотистые остатки которых могут быть использованы для синтеза углеводов, получили название глюкогенных.
К глюкогенным аминокислотам относятся аланин, цистеин, глицин, серин, треонин - образующие безазотистый остаток пируват, а также аминокислоты - аспартат, аргинин, гистидин, пролин, глутамат, изолейцин, валин и метионин. Относительно глюкогенными являются аминокислоты фенилаланин и тирозин.
Аминокислоты, безазотистые остатки которых могут быть использованы для синтеза кетоновых тел и жирных кислот получили название кетогенных аминокислот.
К ним относятся лейцин, лизин, триптофан, изолейцин, фенилаланин и тирозин

Инсулин и обмен веществ
Инсулин, увеличивая проницаемость плазматических мембран для глюкозы и некоторых аминокислот,
стимулирует синтез гликогена из глюкозы в печени и мышцах,
синтез жиров из углеводов в печени и жировой ткани,
синтез белков в печени, мышцах и других органах.
Все эти изменения направлены на ускоренное использование глюкозы тканями, что приводит к снижению концентрации глюкозы в крови.
Через вызываемую гипогликемию, инсулин способствует процессу мобилизации гликогена и липидов, в результате концентрация глюкозы и жирных кислот в крови повышается и усиливается их катаболизм.

При сахарном диабете, когда имеет место недостаточный синтез инсулина поджелудочной железой (диабет 1 типа)
или, когда эффекты имеющегося в достаточных количествах инсулина (диабет 2 типа) не достигают цели,
в организме взаимосвязано нарушаются аминокислотный, липидный и углеводный обмены.
Болезнь проявляется следующими симптомами:
гипергликемия и глюкозурия, ацидоз, кетонемия и кетонурия,
гиперазотемия и гиперазотурия, полиурия и полидипсия.

Последствия гипергликемии при сахарном диабете
Наиболее частые осложнения сахарного диабета - поражение почек, сетчатки и хрусталика глаз, нервов, артерий.
Причиной всему этому - длительная гипергликемия приводящая к гликолизированию белков и как следствие, приводящая к изменению свойств белков и нарушению их функций. Одновременно усиливается образование гликолипидов, гликопротеинов и протеогиканов.

При сахарном диабете в 2-3 раза больше чем в норме идет образование гликолизированного гемоглобина отличающегося от нормального гемоглобина сродством к кислороду. У
силивается гликолизирование белка хрусталика глаза кристаллина, который вследствие этого образует крупные агрегаты, рассеивающие свет и уменьшающие прозрачность хрусталика. Образуется катаракта.

Вследствие постоянно высокого уровня глюкозы в клетках артериальных стенок, в эритроцитах, клетках Шванна, в хрусталике и сетчатке глаза, в семенниках идет усиленное превращение глюкозы в сорбитол (при галактоземии сорбитол образуется из галактозы).
Сорбитол плохо проникает через клеточные мембраны и его накопление приводит к осмотическому набуханию клеток и нарушению их функций.
Повышение концентрации сорбитола в швановских клетках нервной ткани, приводит к уменьшению структуры миэлиновой оболочки, к нарушениям проводимости аксона. Нарушается чувствительность, возникают онемения в разных частях тела.

Накопление сорбитола, гликопротеинов, протеогликанов и гликолизированного коллагена приводит к набуханию и утолщению базальных мембран, к окклюзии капилляров в клубочках почек. Нарушается фильтрационная функция почек.
Аналогичные изменения капилляров происходят в сетчатке глаза. Возникает отек сетчатки и появляются кровоизлияния, приводящие к слепоте.