Обезвреживание аммиака. Остаточный азот крови

ПЛАН ЛЕКЦИИ
I. Источники аммиака в клетках.
II. Причины токсичности аммиака. III. Первичное обезвреживание аммиака в тканях (образование амидов АК, восстановительное
аминирование, глюкозо-аланиновый цикл, биологическая роль) .
IV. Окончательное обезвреживание аммиака в почках (образование солей аммония, б/роль)
V. Окончательное обезвреживание аммиака в печени (орнитиновый цикл, б/ роль).
VI. Нарушения работы орнитинового цикла.
VII. Приложение. Взаимосвязь работы орнитинового цикла с ЦТК.
VIII. Понятие остаточного азота крови. Азотемия
IX. Изменения содержания мочевины в крови /моче и аммонийных солей в моче (таблица).
X. Изменения содержания компонентов остаточного азота в крови (таблица).
XI. Список литературы.
ЛК-7

I. Источники аммиака в клетках
1) дезаминирование АК
в различных органах и тканях
2) дезаминирование
биогенных аминов под действием МАО
3) дезаминирование пуриновых и пиримидиновых оснований
4) гниение АК в кишечнике под действием ферментов м. о.
В крови и цитозоле клеток при физиологических значениях рН:
Н+
NH3 NН4 (99%), NH3 (~ 1%)
АММИАК – ТОКСИЧНОЕ СОЕДИНЕНИЕ, ОСОБЕННО ДЛЯ ЦНС.
+
Рис.1

II. Причины токсичности аммиака:
1. Высокое содержание NH3 в тканях количество
α-кетоглутарата (α-КГ), т. к. он связывает избыток NH3, превращаясь в ГЛУ, при участии глутаматдегидрогеназы.
Это нарушает обмен АК (трансаминирование)
и ход ЦТК (гипоэнергетическое состояние).
2. Избыток NH3 синтез глутамина из Глу в
нервной ткани при участии глутаминсинтетазы
(первичное обезвреживание). Накопление ГЛН в нервных клетках приводит к осмотического давления и может вызвать отек мозга.
ЛК-7

II. Причины токсичности аммиака
3. [ ГЛУ ] снижает синтез ГАМК, нарушается проведение нервного импульса, повышается нервно-мышечная возбудимость, возникают судороги.
4. NH4+ нарушает трансмембранный перенос Nа+ и К+, он конкурирует с ними за ионные каналы, что влияет на проведение нервных импульсов.
5. NH4+ сдвигает рН крови в щелочную сторону ( NH4OH),
вызывает алколоз. Это сродство Hb к кислороду, он
плохо отдает его тканям, что приводит к гипоксии и гипоэнергетическому состоянию, отчего страдает главным
образом головной мозг.
ЛК-7

III. ПЕРВИЧНОЕ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ АММИАКА В ТКАНЯХ:
1) ОБРАЗОВАНИЕ АМИДОВ АК:
а) образование ГЛУТАМИНА (митохондрии) - основной путь первичного обезвреживания NH3 во всех тканях (особ в нервной). ГЛН с током крови идет в печень и почки.
Рис.2
Mg 2+

III. ПЕРВИЧНОЕ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ АММИАКА В ТКАНЯХ:
б) образование АСПАРАГИНА: Е - глутаминзависимая (животные ткани) и аммиакзависимая (бактериальные клетки) аспарагинсинтетаза.
Рис.3
Mg 2+
М
Р
( + глу )
Р

III. ПЕРВИЧНОЕ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ АММИАКА В ТКАНЯХ:
2) ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ АМИНИРОВАНИЕ (мозг и др. ткани):
α-КГ + NH3 + НАДФН Гл ДГ ГЛУ + НАДФ+
ГЛУ глутаминсинтетезы ГЛН (Рис.2)
Роль реакций :
СВЯЗЫВАНИЕ ТОКСИЧНОГО NH3 в тканях
ОБРАЗОВАНИЕ ЗАМЕНИМЫХ АК (ГЛУ, ГЛН и АСН)
ОБРАЗОВАНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ ФОРМ NH3 в крови (ГЛН и АСН)
(растворимых и нетоксичных)
ГЛН и АСН – источники азота в анаболических реакциях
3) ВЫВЕДЕНИЕ NH3 ИЗ МЫШЦ в виде АЛА:
Глюкозоаланиновый цикл (Рис. 4)
ЛК- 7

III. 3). Глюкозоаланиновый цикл
α-КГ
α-КК
Интенсивная работа
1
Рис.4
КРОВЬ
МЫШЦА
ПЕЧЕНЬ
БЕЛОК МЫШЦ
ГЛЮКОЗА
АМИНОКИСЛОТЫ
NH3
2
3
ГЛУТАМАТ
ПИРУВАТ
ГЛЮКОЗА
ГЛЮКОЗА
АЛАНИН
α-КГ
4
АЛТ (ПФ)
АЛАНИН
ПИРУВАТ
АЛАНИН
α-КГ
ГЛУТАМАТ
5
6
АЛТ (ПФ)
NH3
МОЧЕВИНА ЦИКЛ МОЧЕВИНЫ
ГЛИКОЛИЗ
ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ
3,3-5,5 ММОЛЬ/Л

III. 3). Глюкозоаланиновый цикл
1. Распад белков мышц/интенсивная мышечная работа
2. Дезаминирование АК/энергия
3. Восстановительное аминирование (ГлДГ, НАДФН+Н+)/первичное обезвреживание.
4. Трансаминирование
ПВК и ГЛУ (АЛТ,ПФ)
5. Трансаминирование Ала и (АЛТ,ПФ)
6. Дезаминирование Глу (ГлДГ, НАД+)
Гликолиз- анаэробное дихотомическое окисление Глюкозы (2 АТФ)
Глюконеогенез-синтез глюкозы из неуглеводных веществ/печень, почки
БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ:
1. Из мышц выводится аммиак и пируват в виде аланина, к-й поступает в печень;
2. В печени из аланина образуется глюкоза, которая поддерживает
физиологический уровень в крови, а аммиак превращается в мочевину.
ЛК-7
α-КГ

IV. ОКОНЧАТЕЛЬНОЕ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ АММИАКА В ПОЧКАХ
СИНТЕЗ АММОНИЙНЫХ СОЛЕЙ
Рис.5
Аммонийные соли

IV. ОКОНЧАТЕЛЬНОЕ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ АММИАКА В ПОЧКАХ
РОЛЬ ОБРАЗОВАНИЯ СОЛЕЙ АММОНИЯ:
в виде СОЛЕЙ АММОНИЯ с мочой удаляется токсичный аммиак;
это один из механизмов поддержания кислотно-основного равновесия в организме;
выводится избыток анионов кислот без потери катионов Na+, K+ и др.;
В ПЕЧЕНИ ГЛН И АСН гидролитически дезаминируются:
Глн + Н2О глутаминаза Глу + NH3
Асн + Н2О аспарагиназа Асп + NH3
NH3 идет в орнитиновый цикл
ЛК-7

V. ОКОНЧАТЕЛЬНОЕ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ АММИАКА В ПЕЧЕНИ:
ОРНИТИНОВЫЙ ЦИКЛ МОЧЕВИНООБРАЗОВАНИЯ (ОЦ)
КРЕБСА-ГЕНЗЕЛАЙТА
1) В матриксе митохондрий: NH3 (из дезаминирования) и НСО3- (из ЦТК) и 2АТФ (из ЦТК) образуют карбамоилфосфат:
Рис.6

ОРНИТИНОВЫЙ ЦИКЛ МОЧЕВИНООБРАЗОВАНИЯ
2) Карбамоильный остаток переносится на орнитин с образованием цитруллина (α-АК), к-й затем переходит в цитоплазму.
Рис.7

ОРНИТИНОВЫЙ ЦИКЛ МОЧЕВИНООБРАЗОВАНИЯ
3) В цитоплазме: 2-я аминогруппа для мочевины идет от аспартата,
к-й реагирует с цитруллином, образуя аргининосукцинат
Рис.8
Mg 2+
Н

ОРНИТИНОВЫЙ ЦИКЛ МОЧЕВИНООБРАЗОВАНИЯ
4) Отщепление фумарата от аргининосукцината приводит к получению аргинина, в котором остается аминогруппа от АСП. Фумарат идет в ЦТК
Рис.9
Н
2

ОРНИТИНОВЫЙ ЦИКЛ МОЧЕВИНООБРАЗОВАНИЯ
5) Гидролиз аргинина дает орнитин, к-й возвращается в митохондрию и вновь включается в цикл, и мочевину, к-я поступает в кровь.
Рис.10
Сa 2+ или Mn 2+
2

VI. Б/РОЛЬ и нарушения работы ОЦ
1) РОЛЬ ОЦ:
Синтез мочевины - окончательное обезвреживание аммиака
Синтез аргинина и пополнение его фонда в организме (роль АРГ самост.)
2) РЕГУЛЯЦИЯ ОЦ (самост.); 3) ВЗАИМОСВЯЗЬ ОЦ и ЦТК (VII.Прилож. Рис.11)
Гипераммониемия
(повышение содержания аммиака в крови)
ПРИЧИНЫ:
заболевания печени (гепатит, цирроз);
наследственные дефекты ферментов ОЦ приводят к
Гипераммониемии I и II типа, Цитруллинемии,
Аргиносукцинатурии, Гипераргининемии.
Все симптомы связаны с проявлением действия аммиака на ЦНС.
ЛК-7

VII. Приложение. Взаимосвязь орнитинового цикла (ОЦ) и ЦТК
Компенсация энергозатрат в ОЦ и регенерация АСП для ОЦ
малат орнитиновый цикл
нАд+
3АТФ ЦПЭ нАДН+Н+
ЦТК оксалоацетат АСП
Глу α-КГ
Ала ПВК
глюконеогенез глюконеогенез
Рис.11
ЦТК:
ТРАНСАМИНИРОВАНИЕ
фумарат
фумарат
1. При включении ФУМАРАТА в ЦТК компенсируется 3АТФ, затраченных на синтез 1 мол. мочевины в ОЦ; 2. Из ФУМАРАТА орнитинового цикла за счет 2-х реакций ЦТК образуется оксалоацет, к-й превращаясь в АСП (трансаминирование), идет в ОЦ. Это цикл регенерации аспартата из фумарата.

VIII. Остаточный АЗОТ крови / АЗОТемия
1. Из крови мочевина поступает в почки и выводится с мочой
2. «Остаточный (небелковый) азот» крови –это суммарное
содержание низкомолекулярных азотистых веществ,
которые остаются в фильтрате после осаждения белков.
3. Компоненты остаточного азота (ОА): мочевина (~50%),
мочевая кислота, креатин, креатинин, аминокислоты,
индикан, гиппуровая кислота, билирубин и др.
(происхождение, причины и в крови – см. п. X).
4. Повышение уровня остаточного азота в крови – азотемия
ЛК-7

VIII. АЗОТЕМИЯ
ЛК-7
ПОЧЕЧНАЯ
связана с нарушением
экскреторной функции при
патологии почек (ОПН, ХПН)
АЗОТЕМИЯ
ПРОДУКЦИОННАЯ
увеличение образования
компонентов ОА
РЕТЕНЦИОННАЯ
снижение выведения
компонентов ОА с мочой
ВНЕПОЧЕЧНАЯ
связана со снижением
почечного кровотока, АД,
наруш. кровообращ. и др.

IX. ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ МОЧЕВИНЫ В КРОВИ/МОЧЕ и (АмС) В МОЧЕ

X. ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ КОМПОНЕНТОВ ОА В КРОВИ

X. ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ КОМПОНЕНТОВ ОА В КРОВИ

XI. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная литература
Биохимия: учебник/ под ред. Е.С. Северина.- М.: ГЭОТАР- Медиа, 2011. - 759 с.: ил. (2006 - 779 с.: ил.,) (Раздел.9,п.V)
2. Биохимия [Электронный ресурс] : учебник / под ред. Е. С. Северина. - 5-е изд., испр. и доп. - М. : ГЭОТАР- Медиа, 2015. - http://www.studmedlib.ru / book / ISBN9785970433126.html (Раздел.9,п.V)
3. Биологическая химия. Биохимия полости рта: учебник / Т.П. Вавилова, А.Е. Медведев. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014. - 560 с.: ил. (стр.350-355)
4. Биологическая химия. Биохимия полости рта [Электронный ресурс] : учебник / Т.П. Вавилова, А.Е.Медведев - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2014. - http://www.studmedlib.ru / book / ISBN9785970430392.html (Часть 5, Гл.16, п. Обезвреживание аммиака).
Дополнительная литература
1. Биологическая химия: учебник. Т.Т. Березов, Б.Ф. Коровкин. – 3-е изд., перераб. и доп.– М.: Медицина, 1998. – 704 с.: ил. (стр.446-451)
ЛК-7