Решение задач 44-47: Обмен триптофана и BCAA

Ниже представлены подробные ответы на вопросы №44, 45, 46 и 47, адаптированные под программу медицинского вуза. \[ \] **Вопрос 44. Обмен триптофана и аминокислот с разветвленной цепью и заболевания, связанные с ними.** 1. **Обмен триптофана:** Триптофан — незаменимая гетероциклическая аминокислота. Метаболизируется по двум путям: * **Кинурениновый путь (95%):** Основной путь распада. Конечный продукт — никотинамид (\(NAD^+\), витамин \(PP\)). Ключевой фермент — триптофан-2,3-диоксигеназа. * **Серотониновый путь (1%):** Синтез нейромедиатора серотонина и гормона мелатонина. * **Патология:** При дефиците витамина \(B_6\) нарушается кинурениновый путь, что ведет к дефициту никотинамида и развитию признаков пеллагры. 2. **Обмен аминокислот с разветвленной боковой цепью (BCAA: Валин, Лейцин, Изолейцин):** Окисляются преимущественно в мышцах. Процесс включает трансаминирование и последующее окислительное декарбоксилирование \( \alpha \)-кетокислот. * **Патология:** **Болезнь «кленового сиропа» (лейциноз)**. Генетический дефект дегидрогеназы \( \alpha \)-кетокислот. В крови и моче накапливаются кетокислоты, придавая моче характерный запах. Без диетотерапии приводит к тяжелой энцефалопатии. В РФ входит в программу обязательного неонатального скрининга. \[ \] **Вопрос 45. Обмен серусодержащих аминокислот, глицина и аргинина. Биосинтез и биологическая роль креатина.** 1. **Серусодержащие аминокислоты:** * **Метионин:** Активируется до \(S\)-аденозилметионина (\(SAM\)) — универсального донора метильных групп для синтеза холина, адреналина, креатина. * **Цистеин:** Участвует в синтезе глутатиона (главный антиоксидант) и таурина (компонент желчных кислот). 2. **Глицин и Аргинин:** * **Глицин:** Используется для синтеза гема, пуриновых нуклеотидов, креатина и конъюгации желчных кислот. * **Аргинин:** Субстрат для \(NO\)-синтазы (образование оксида азота — вазодилататора) и ключевой участник орнитинового цикла. 3. **Биосинтез креатина:** Протекает в две стадии: 1) В почках: Образование гуанидинацетата из аргинина и глицина. 2) В печени: Метилирование гуанидинацетата с участием \(SAM\). * **Роль:** Креатинфосфат в мышцах обеспечивает мгновенный ресинтез \(ATP\): \[ Креатинфосфат + ADP \rightleftharpoons Креатин + ATP \] \[ \] **Вопрос 46. Источники образования аммиака в организме и механизмы его обезвреживания.** Аммиак (\(NH_3\)) — нейротоксичный яд. В норме его концентрация в крови не превышает \(60\) мкмоль/л. 1. **Источники:** * Окислительное дезаминирование глутамата (основной источник). * Дезаминирование амидов (глутамина и аспарагина). * Распад пуриновых и пиримидиновых оснований. * Действие микрофлоры кишечника на белки и мочевину. 2. **Механизмы обезвреживания:** * **Глутаминовая реакция:** Основной путь в мозге и мышцах. Фермент глутаминсинтетаза связывает \(NH_3\) с глутаматом, образуя нетоксичный глутамин. * **Синтез мочевины:** Главный путь в печени (выводится почками). * **Аммониегенез:** В почках \(NH_3\) связывается с \(H^+\), образуя \(NH_4^+\), что способствует экскреции протонов и сохранению оснований. \[ \] **Вопрос 47. Механизм синтеза мочевины. Биологическое значение процесса.** Синтез мочевины (орнитиновый цикл) происходит в гепатоцитах (митохондрии и цитозоль). 1. **Реакции цикла:** 1) Синтез карбамоилфосфата (фермент КПС-I, требует 2 \(ATP\)). 2) Образование цитруллина (перенос карбамоильной группы на орнитин). 3) Синтез аргининосукцината (присоединение аспартата, требует 1 \(ATP\)). 4) Расщепление аргининосукцината на аргинин и фумарат. 5) Гидролиз аргинина аргиназой с выделением **мочевины** и регенерацией орнитина. 2. **Энергетика:** На синтез 1 молекулы мочевины затрачивается 4 макроэргические связи (3 \(ATP\)). 3. **Биологическое значение:** * Детоксикация аммиака. * Экскреция избыточного азота. * Связь с циклом Кребса через фумарат (кребсовский велосипед). Нарушения цикла (гипераммониемии) ведут к поражению ЦНС. Российские ученые внесли значительный вклад в изучение метаболизма азота, что позволяет сегодня успешно применять препараты типа «Гепа-Мерц» для коррекции этих состояний.