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.
Допущено
Всероссийским учебно - методическим центром
по непрерывному медицинскому и фармацевтическому образованию
Министерства здравоохранения Российской Федерации
в качестве учебника для студентов медицинских институтов
К определению Ф.Энгельса: "Жизнь есть способ существования белковых тел", теперь мы добавляем "и нуклеиновых кислот". В организме встречаются многочисленные азотсодержащие соединения. Мы остановимся на разборе патологии, связанной с обменом биополимеров, определяющих основные свойства живых систем: белков и полинуклеотидов.
Белки - представляют собой высокомолекулярные соединения, состоящие из 20 заменимых и незаменимых аминокислот (АК), включающие две функциональные группы NH 2 и СООН. Полинуклеотиды - это нуклеиновые кислоты и макроэрги. Азотосодержащим кирпичиком полинуклеотидов являются азотистые основания: пурины (аденин, гуанин) и пиримидины (урацил, цитозин, тимин).
11.1. Типичные изменения содержания белков
- Гипопротеинемия - в основном за счет снижения альбуминов, синтезируемых печенью.
- Гиперпротеинемия - в основном изменение содержания глобулинов за счет повышения гамма-глобулинов, синтезируемых плазматическими клетками иммунной системы, а также альфа- и бета- глобулинов, синтезируемых печенью.
- Парапротеинемия - появление измененных глобулинов. Например, при миеломной болезни они переходят почечный барьер и в моче определяются как белки Бенс-Джонсона.
- Результатом (1) и (2) является диспротеинемия - нарушение соотношений альбуминов и глобулинов в крови (А/Г коэффициент).
11.2. Патология, связанная с поступлением азота с пищей и патофизиологические основы лечебного питания
Основную массу азота пищи составляют белки. Важное значение для нормального баланса, а, следовательно, и для патологии, имеют 4 положения:
- Общее количество поступающего в организм белка.
- Перевариваемость этих белков.
- Аминокислотный состав белков.
- Общая калорийность поступающей в организм пищи.
11.2.1. По 1-му положению можно сказать, что в период выздоровления после болезни потребность в белках существенно превышает норму, равную 0,7 г белка/кг массы тела в день. До 5 лет эта норма превышает 2,0 г/кг в день. Следует отметить, что организм не нуждается в поступлении с пищей нуклеиновых кислот. Пуриновые и пиримидиновые основания образуются в организме из АК. Азотистые основания, поступающие с пищей, подвергаются гидролизу и выводятся.
11.2.2. По второму положению можно сказать, что так как в природных пищевых продуктах количество свободных аминокислот незначительно, ценность белков для организма определяется его перевариваемостью, т.е. возможностью расщепления его до АК. Например, белки кожи не используются в организме человека.
11.2.2.1. Голодание
В современном мире важной проблемой питания является белковая недостаточность. Семьи, живущие на грани нищеты, нередко получают с пищей мало белков даже при достаточном количестве калорий. Как правило, богатая белками пища дорого стоит, в связи с этим проблема белковой недостаточности приобретает социальный характер.
Голод и детство
Накапливается все больше данных, свидетельствующих о том, что серьезная степень недоедания в раннем детстве ведет к задержке физического развития и пожизненной интеллектуальной неполноценности. Комитет Академии наук США на основании исчерпывающих научных данных пришел к заключению, что "резкая степень недоедания в детстве, по-видимому, является более важным фактором для последующего интеллектуального развития, чем влияние семьи и общества".
Как и весь остальной организм, мозг человека развивается не постепенно в течение всей жизни, а, главным образом, в период "скачков роста". Для головного мозга это период от 1 года (масса головного мозга составляет 25% от веса взрослого головного мозга) до 2-х лет (70%). Если в этот период развитие элементов роста замедлено, то возможность дальнейшего развития может быть навсегда утрачена. Вот почему недоедание во время беременности или в раннем детстве чревато наиболее серьезными последствиями.
В результате потребления бедной белками и недостаточно калорийной пищи возникает синдром, который носит название Квашиоркора. Он поражает, прежде всего, младенцев в период отнятия от груди и получения недостаточного количества белков, необходимых для их нормального развития. Это возможно не только в Латинской Америке и Африке, просто там впервые описан этот синдром. В принципе, на примере Квашиоркора мы можем рассмотреть патогенез белкового голодания (Рис. 23).
Нарушение биосинтеза белков в печени вызывает снижение содержания сывороточного альбумина, что приводит к отеку, а снижение содержания липопротеидов очень низкой плотности (ЛОНП) - к развитию жирового перерождения печени. Снижение биосинтеза Нb приводит к развитию анемии. Резко нарушается функция кишечника, так как из-за недостатка АК-предшественников страдает синтез ферментов поджелудочной железы и обновление клеток слизистой кишечника.
Смертность таких детей очень велика. Они погибают от острых инфекций и хронических заболеваний печени. Несомненно, общество должно предоставить достаточную материальную помощь нуждающимся, а введение бесплатного обеспечения ясель, детских садов, школ молоком может решить многие проблемы охраны здоровья.
11.2.3. К иллюстрации роли в патологии 3-го положения - важности аминокислотного состава белков - можно сказать следующее. Растительные белки (например, хлеба) по своему аминокислотному составу менее ценны, чем животные. Причиной является относительно низкое содержание в них некоторых незаменимых АК. Кукуруза бедна триптофаном и лизоцимом, бобовые - метионином.
Поскольку потребность в АК у человека обычно покрывается белками пищи, развитие явления, связанного с дефицитом какой-либо одной АК, маловероятно. При патологическом же состоянии это становится возможным. Например, у здоровых людей для образования серотонина используется до 1 % триптофана.
Теперь два примера из патологии:
- У больных злокачественным карцинозом кишечника количество триптофана, используемое на синтез этого амина, достигает 60%, что приводит к относительной недостаточности триптофана и развитию катаракты, атрофии семенников, гиперплазии слизистой желудка;
- с другой стороны, введение в организм серусодержащих АК (цистеина, метионина) ускоряет заживление ран.
Вопрос о биологической роли отдельных аминокислот в питании больного человека еще не нашел полного развития. Расширенное клиническое использование АК для парентерального питания делает необходимым изучение этого вопроса.
Оптимальность питания зависит и от 2-й, пока нерешенной, проблемы сбалансированности аминокислот, необходимых для поддержания азотистого баланса у взрослого человека.
11.3. Азотистый баланс
Положительный азотистый баланс, т.е. накопление азота в организме возникает при физиологическом и патологическом состояниях, сопровождающихся повышением биосинтеза белков и нуклеотидов. Например, в период реконвалесценции после болезни.
Отрицательный азотистый баланс - снижение количества азота в организме, отмечается при голодании полном или неполном, изнурительных заболеваниях, лихорадке. Белки тканей усиленно распадаются до отдельных АК, которые используются для обеспечения энергетической потребности организма путем глюконеогенеза. При этом азота выводится больше, чем поступает.
Азотистое равновесие - количество потребляемого азота точно соответствует количеству выводимого из организма азота. Азот используется на синтезы. Время полужизни белков всего организма в целом составляет 3 недели, т.е. каждые 3 недели мы обновляемся наполовину. Скорость биосинтеза белков при этом составляет до 500 г/день, т.е. почти в 5 раз превосходит количество белков, потребляемых с пищей. Откуда же берется азот? Для этого используются продукты распада белковых тканей.
11.4. Роль печени в азотистом обмене
Как и в отношении многих других процессов обмена веществ, печень играет ключевую роль и в превращениях АК. Это обусловлено тем, что гепатоциты обладают полным набором ферментов аминокислотного обмена (Рис. 24).
11.4.1. Усиленный распад белков
Это типичная форма нарушения белкового обмена. В настоящее время обмен белков рассматривается как динамический процесс, в ходе которого белки организма постоянно обновляются, т.е. непрерывно синтезируются и подвергаются деградации.
Время полужизни сывороточных белков, экспортируемых печенью, составляет около 3-х недель. Фактор, регулирующий распад внутриклеточных белков - это протеолиз лизосомными ферментами. Об этих ферментах мы подробно говорили в главе по воспалению. Вернувшись к главе, вы восстановите в памяти, что при патологическом состоянии нарушается проницаемость мембран лизосом и лизосомные ферменты выходят внутрь клетки, вызывая распад ее белковых структур. Напомню, что в норме лизосомы осуществляют разрушение белков внутри себя, захватывая денатурированные белки путем пиноцитоза.
Думаю, что для вас уже очевидно, что повреждение лизосом мембран возникает не только в печени, но и в любых других органах и не только при воспалении, но и в результате действия других факторов: ультразвука, излучений, гипоксии, голодания в послеоперационном периоде и т.д. Таким образом, усиленный распад белков как типическая форма нарушение белкового обмена всегда связан с протеазами лизосом.
11.4.2. Синтез белков
Каждый тип клеток из общего фонда аминокислот образует свои индивидуальные белки. Мышечные клетки - актин и миозин; остеобласты и клетки соединительной ткани - коллаген; гепатоцпты - собственные белки и большинство белков плазмы.
Нарушение синтеза белков с одной стороны, связано с наследственным нарушением активности ферментов аминокислотного обмена, т.о. с точковыми мутациями ДНК. Эти разделы патологии белкового обмена вы найдете в главе "Патология наследственности" и, кроме этого, они достаточно подробно изложены в учебнике под редакцией А.Д.Адо и В.В.Новицкого в разделе "Нарушения аминокислотного обмена".
С другой стороны, патология биосинтеза белков возникает при повреждении мембран эндоплазматического ретикулума, где на рибосомах происходит синтез белковых молекул. Самым характерным и частым паренхиматозным заболеванием печени является гепатит, основу патогенеза которого составляет повреждение субклеточных структур гепатоцитов.
Клиническим проявлением гепатита является снижение уровня многих белков плазмы крови. Известно, что подавляющее количество этих белков синтезируется печенью. К ним относятся: альбумины, фибриноген, протромбин. Наиболее чувствительным показателем является низкое содержание в крови ферментов, например, синтезируемой печенью бутирилхолинэстеразы.
Ряд причин изменения количества белков крови не связан с биосинтезом белков печенью. Например, гипоальбуминемия при повышении проницаемости мембран клеток кровяного русла.
11.4.2.1. Парентеральное питание и белки плазмы крови
При необходимости пополнения резервов крови прибегают к введению в кровяное русло больного плазмы кровн, содержащей различные белки. Но теперь вы понимаете, что, так как для использования организмом этих белков они еще все равно должны будут разрушиться до АК, то наиболее ценным является использование готовых смесей последних. Парентеральным введением АК можно поддержать азотистое равновесие у больных с безбелковым питанием и удается достигнуть даже положительного баланса азота (питание раковых больных, больных в послеоперационном периоде).
11.4.2.2. Патология, связанная с регуляцией биосинтеза белков
Если процессы распада белков связаны с нерегулируемой активностью лизосомных ферментов, то биосинтез белков контролируется эндокринной системой и, прежде всего, СТГ (соматотропный гормон). Введение СТГ повышает биосинтез белков за счет повышения синтеза мРНК, повышения проницаемости клеточных мембран для аминокислот. Поэтому гиперфункция СТГ ведет к повышению роста новых клеток и гигантизму, а недостаток - к нанизму (гипофизарная карликовость).
Избыточное образование АКТГ повышает синтез стероидных гормонов, которые ведут к подавлению биосинтеза белков и переключению АК на глюконеогенез. Это понятно, так как стероидные гормоны - гормоны стрессовых ситуаций и когда нужна энергия для борьбы за выживание, с биосинтезом приходится повременить. Именно поэтому при длительных стресс-воздействиях, опухолях коркового слоя надпочечников отмечается отрицательный азотистый баланс.
Усиливает биосинтез белков и инсулин. Поэтому, при сахарном диабете, характеризуемом относительным или абсолютным недостатком инсулина, снижается биосинтез белков. Часто встречающиеся гнойничковые заболевания при сахарном диабете, очевидно, связаны с подавлением образования белков-антител, других белковых факторов неспецифической и специфической противоинфекционной защиты.
11.4.3. Патология взаимопревращения аминокислот
Цель взаимопревращения АК - поддержание гомеостаза азота, сохранение его для синтеза заменимых аминокислот. Основную роль в этих процессах играют реакции переаминирования, катализируемые аминотрансферазами (АТ). Механизм их действия - перенос аминогруппы. Посредником является витамин В6.
Реакция протекает в любом направлении и зависит от соотношения концентрации реагирующих компонентов. Таким образом, если концентрация АК-2 низка, тогда как АК-1 и кетокислота-2 поступают в изобилии с пищей или из тканей, то перенос аминогруппы будет идти слева направо и наоборот. В каждом случае участником этих реакций является альфа-КГ, принимающий аминогруппу от АК, находящихся в изобилии, и отдающий ее для образования тех АК, недостаточность которых грозит организму.
11.4.3.1. В чем состоит сущность переключения белкового обмена па глюконеогенез под влиянием ГКС?
Оно протекает в два этапа:
- ГКС за счет индукции (биосинтез de novo) значительно повышают активность аминотрансфераз (АТ), при этом в ходе переаминироваиия происходит повышение образования пирувата (см. выше).
- ГКС повышают этим же путем и активность ферментов глюконеогенеза, катализирующих образование глюкозы из пирувата.
11.4.3.2. Значение аминотрансфераз для диагностики
Повреждение наружных мембран клеток различных тканей сопровождается выходом АТ из цитоплазмы клеток в кровь. Так, при остром гепатите активность АТ повышается до 100 раз против нормы. Но так как АТ есть в клетках любой ткани, то повышение АТ в крови отмечается при поражении миокарда, почек и т.д.
11.4.4. Обмен аммиака
Обмен аммиака исключительно важен, так как свободный неорганический аммиак крайне токсичен (связывается с альфа-КГ, образуя глутамат, отвлекая тем самым субстрат из ЦТК, что проявляется в падении образования АТФ). Как всякая константа гомеостаза, содержание аммиака является равновесной константой, т.е. зависит от скорости его образования и утилизации.
Источник аммиака в тканях - аминокислоты, азотистые основания. Основным источником является окисление аминокислоты глутамата с помощью глутаматдегидрогеназы. Этот фермент катализирует освобождение АК от аминогруппы в виде аммиака путем реакции окислительного дезаминирования. Вторым продуктом реакции является субстрат ЦТК - альфа-КГ.
11.4.4.1. Утилизация аммиака и тканях
В ней различают три основных процесса:
- Реакция восстановительного аминирования - обратная реакция дезаминирования и катализируется той же ГДГ. С помощью этой реакции присоединения аминогруппы к альфа-КГ усваивается аммиак, образующийся в результате действия бактерий в желудочно-кишечном тракте. При избытке аммиака может произойти истощение запасов альфа-КГ и торможение ЦТК.
- Образование глутамина. Это форма депонирования и транспорта аммиака, участвующая в поддержании внутриклеточной концентрации аммиака на уровне, не достигающем границ токсичности. Реакция катализируется глутаминсинтетазой. Важность этой реакции особенно четко прослеживается при стресс-реакциях, сопровождается стимуляцией глюконеогенеза. Аммиак, образующийся при метаболизме белков и аминокислот, уже в форме глутамина переносится из таких массивных периферических тканей, как мышечная, с током крови в печень. В печени происходит под влиянием глутаминазы отщепление аммиака от глутамина.
- Третьим путем метаболизма аммиака (85-88%) является синтез карбамоилфосфата, через который он входит в цикл мочевины, абсолютно безвредное органическое соединение.
В отличие от 1-го и 2-го путей фиксации аммиака, образование мочевины происходит только в печени. Причиной этому является то, что карбамоилфосфат-синтетаза и еще два других фермента цикла мочевины (орнитинкарбамоилтрансфераза и аргиназа) обнаружены только в митохондриях печени.
Цикл мочевины достаточно отчетливо изображен в учебнике под редакцией А.Д.Адо и В.В.Новицкого. Мы же подробнее остановимся на патологии, связанной с нарушениями в цикле мочевины.
11.4.4.2. Диагностика и клиника нарушений цикла мочевины
- Обнаружение ферментов цикла мочевины в крови имеет большое диагностическое значение, так как указывает на повреждение печени. Ведь карбамоилфосфатсинтетаза, орнитинкарбамоил-трансфераза и аргиназа локализованы исключительно в митохондриях гепатоцитов.
- Клиническим проявлением является печеночная кома. Одним из самых грозных проявлений поражения печени является развитие тяжелых приступов, сопровождающихся потерей сознания в результате поражения ЦНС (печеночная кома). Нарушения печени при острых гепатитах в своей основе имеют повреждение гепатоцптов (отравления ССl 4 и др. ядами). Многие гепатотропные вещества повышают перекисное окисление липидов, вызывая повреждение мембран, в том числе и митохондрий. В случае выключения значительного количества паренхимы повреждение митохондрий приводит к нарушению утилизации аммиака, образующегося в тканях и поступающего из кишечника в результате действия бактерий.
Во многих случаях при хронических заболеваниях печени поражение паренхиматозного органа сопровождается разрастанием соединительной ткани и нарушением кровотока, который в норме составляет 1/4 всей оттекающей от сердца крови. В результате обтурации системы v.porta развиваются коллатерали, впадающие непосредственно в нижнюю полую вену в обход печени. По такому порто-кавальному шунту вещества, всасывающиеся в желудочно-кишечном тракте, попадают непосредственно в ткани, усугубляя последствия, нарушая обезвреживание аммиака, образующегося в тканях и бактериями пищеварительного тракта.
Таким образом, в печени не происходит детоксикации аммиака и других продуктов жизнедеятельности бактерий кишечника, поступающих в печень (индол, скатол, путресцин). Избыток содержания аммиака и других токсических соединении в крови вызывает как непосредственное повреждающее действие, связанное с его липотропностью и включением в биомембраны, так и с торможением цикла трикарбоновых кислот. Спутанность и потеря сознания вызваны тем, что нервная система наиболее чувствительна к избытку аммиака из-за высокой потребности в АТФ.
Лечение печеночной комы. Приступы комы можно лишь облегчить с помощью повышения активности пускового этапа цикла мочевины, введя кофактор карбамоилфосфатсинтетазной реакции в печени. Таким веществом является N-карбамоилглутамин. В особо тяжелых случаях необходим гемодиализ, обменное переливание крови или гемосорбция, временное подключение чужеродной печени.
11.5. Патология обмена азотистых оснований
Азотсодержащие циклические соединения представляют собой важнейший комплекс нуклеотидов РНК и ДНК, нуклеотидных коферментов НАД, НАДФ, ФМН, макроэргов АТФ, ГТФ, УТФ. Удовлетворение ими организма происходит главным образом не за счет поступления их с пищей (охрана генофонда), а за счет полного их биосинтеза из аминокислот и углеводов. Два главных места образования азотистых оснований: печень, интенсивно пролиферирующие ткани (кроветворная).
Теперь о распаде азотистых оснований.
Циклические структуры пиримидинов разрушаются полностью, а вот для разрыва пуриновых колец в организме нет ферментов. Их разрушение останавливается на этапе образования мочевой кислоты из ксантина, катализируемом ксантиноксидазой. Поэтому избыток пуринов выводится из организма неразрушенным в виде мочевой кислоты.
В печени пуриновые основания подвергаются дезаминированию с образованием ксантина. Дальнейшее окисление с образованием мочевой кислоты катализируется ферментом печени ксантиноксидазой, так как мочевая кислота не может быть ни использована повторно, ни подвергнута дальнейшему распаду. В этом плане это соединение аналогично мочевине - конечному продукту белкового обмена аммиака. Оба этих конечных продукта выводятся с мочой, таким образом, содержание мочевой кислоты свидетельствует о катаболизме нуклеиновых кислот в организме.
11.5.1. Подагра
Подагра - это патология пуринового обмена (Рис. 25). Она представляет собой синдром, который характеризуется избытком мочевой кислоты в крови (гиперурикемия), артритом и обычно сопровождается поражением почек. Причина неизвестна. Основа патогенеза - осаждение в тканях суставов и почек кристаллов урата натрия. Со временем эти отложения превращаются в видимые даже простым глазом узлы (тоффы) в области суставов конечностей и в камни мочевыводящих путей.
Патохимия нарушений пуринового обмена в общих чертах такова: даже в норме концентрация солей мочевой кислоты в жидкостях организма приближена к состоянию насыщения. В крови больных подагрой ураты образуют уже перенасыщенный раствор. Его стабилизируют белки крови, но любое местное снижение pH (в почках - выделение кислых метаболитов, некоторых лекарств) приводит к появлению очагов кристаллизации.
Лечение. Патогенетически обоснованным является использование в лечении таких больных аллопуринола, ингибитора ксантиноксидазы, что снижает образование мочевой кислоты и пробецида, усиливающего выведение мочевой кислоты почками. Важным компонентом лечения является диета. Естественной необходимостью при подагре является низкое потребление продуктов, богатых пуринами, например, мяса. В то же время, такие ценные пищевые продукты как яйца, молочные продукты содержат мало пуринов.
Казалось бы, такое вещество, как мочевая кислота, трудно сочетается с кровью. Вот в моче – другое дело, там ей место быть. Между тем, в организме постоянно идут различные обменные процессы с образованием солей, кислот, щелочей и других химических соединений, которые выводятся мочой и желудочно-кишечным трактом из организма, поступая туда из кровеносного русла.
Мочевая кислота (МК) тоже присутствует в крови, она образуется в небольших количествах из пуриновых оснований. Необходимые организму пуриновые основания, в основном, поступают извне, с пищевыми продуктами, и используются в синтезе нуклеиновых кислот, хотя в некоторых количествах вырабатываются организмом тоже. Что касается мочевой кислоты, то она является конечным продуктом пуринового обмена и сама по себе организму, в общем-то, не нужна. Ее повышенный уровень (гиперурикемия) указывает на нарушение пуринового обмена и может грозить отложением ненужных человеку солей в суставах и других тканях, вызывая не только неприятные ощущения, но и тяжелые болезни.
Норма мочевой кислоты и повышенная концентрация
Норма мочевой кислоты в крови у мужчин не должна превышать 7,0 мг/дл (70,0 мг/л) или находится в пределах 0,24 – 0,50 ммоль/л. У женщин норма несколько ниже – до 5,7 мг/дл (57 мг/л) или 0,16 – 0,44 ммоль/л соответственно.
Образованная в ходе пуринового обмена МК должна раствориться в плазме, чтобы в дальнейшем уйти через почки, однако плазма не может растворить мочевой кислоты более чем 0,42 ммоль/л. С мочой из организма в норме удаляется 2,36 – 5,90 ммоль/сутки (250 – 750 мг/сут).
При своей высокой концентрации мочевая кислота образует соль (урат натрия), которая откладывается в тофусы (своеобразные узелки) в различных видах тканей, обладающих сродством к МК. Чаще всего тофусы можно наблюдать на ушных раковинах, кистях рук, стопах, но излюбленным местом являются поверхности суставов (локоть, голеностоп) и сухожильные влагалища. В редких случаях они способны сливаться и образовывать язвы, из которых в виде белой сухой массы выходят кристаллы уратов. Иногда ураты обнаруживаются в синовиальных сумках, вызывая воспаление, боль, ограничение подвижности (синовит). Соли мочевой кислоты можно найти в костях с развитием деструктивных изменений костных тканей.
Уровень мочевой кислоты в крови зависит от ее продукции в ходе пуринового обмена, клубочковой фильтрации и реабсорбции, а также канальцевой секреции. Чаще всего повышенная концентрация МК является следствием неправильного питания, особенно, это касается людей, имеющих наследственную патологию (аутосомно-доминантные или связанные с Х-хромосомой ферментопатии), при которой увеличивается выработка мочевой кислоты в организме или замедляется ее выведение. Генетически обусловленная гиперурикемия называется первичной , вторичная вытекает из ряда других патологических состояний или формируется под воздействием образа жизни.
Таким образом, можно сделать вывод, что причинами повышения мочевой кислоты в крови (излишняя продукция или замедленное выведение) являются:
- Генетический фактор;
- Неправильное питание;
- Почечная недостаточность (нарушение клубочковой фильтрации, уменьшение канальцевой секреции – МК из кровяного русла не переходит в мочу);
- Ускоренный обмен нуклеотидов ( , лимфо- и миелопролиферативные болезни, гемолитическая ).
- Применение салициловых препаратов и .
Главные причины повышения…
Одной из причин повышения мочевой кислоты в крови медицина называет неправильное питание, а именно, потребление неразумного количества продуктов, аккумулирующих пуриновые вещества. Это – копчености (рыба и мясо), консервы (особенно – шпроты), печень говяжья и свиная, почки, жареные мясные блюда, грибочки и другие всякие вкусности. Большая любовь к этим продуктам приводит к тому, что нужные организму пуриновые основания усваиваются, а конечный продукт – мочевая кислота, оказывается лишней.
Следует отметить, что продукты животного происхождения, играющие не последнюю роль в возрастании концентрации мочевой кислоты, поскольку несут пуриновые основания, как правило, содержат большое количество холестерина . Увлекаясь такими любимыми блюдами, не соблюдая меры, человек может наносить двойной удар по своему организму .
Диета, обедненная пуринами, состоит из молочных продуктов, груш и яблок, огурцов (не маринованных, конечно), ягод, картофеля и других овощей в свежем виде. Консервация, жарка или всякое «колдовство» над полуфабрикатами заметно ухудшают качество пищи в этом плане (содержание пуринов в еде и накопление мочевой кислоты в организме).
…И главные проявления
Лишняя мочевая кислота разносится по организму, где выражение ее поведения может иметь несколько вариантов:
- Кристаллы уратов откладываются и образуют микротофусы в хрящевых, костных и соединительных тканях, вызывая подагрические заболевания. Накопленные в хряще ураты, нередко освобождаются из тофусов. Обычно этому предшествует воздействие провоцирующих гиперурикемию факторов, например, новое поступление пуринов и, соответственно, мочевой кислоты. Кристаллы солей захватываются лейкоцитами (фагоцитоз) и обнаруживаются в синовиальной жидкости суставов (синовит). Это – острый приступ подагрического артрита .
- Ураты, попадая в почки, могут откладываться в интерстициальной почечной ткани и приводить к формированию подагрической нефропатии, а следом – и почечной недостаточности. Первыми симптомами болезни можно считать перманентно низкий удельный вес мочи с появлением в ней белка и повышение артериального давления (артериальная гипертензия), в дальнейшем происходят изменения органов выделительной системы, развивается пиелонефрит. Завершением процесса считают формирование почечной недостаточности .
- Повышенное содержание мочевой кислоты, образование солей (ураты и кальциевые конкременты) при ее задержке в почках + повышенная кислотность мочи в большинстве случаев приводит к развитию почечнокаменной болезни.
Все движения и превращения мочевой кислоты, обусловливающие ее поведение в целом, могут быть взаимосвязаны или существовать изолированно (как у кого пойдет).
Мочевая кислота и подагра
Рассуждая о пуринах, мочевой кислоте, диете, никак не получается обойти вниманием такую неприятную болезнь, как подагра . В большинстве случаев ее связывают с МК, к тому же редкой ее назвать трудно.
Подагра преимущественно развивается у лиц мужского пола зрелого возраста, иной раз имеет семейный характер. Повышенный уровень мочевой кислоты (гиперурикемия) в наблюдается задолго до появления симптомов заболевания.
Первый приступ подагры тоже яркостью клинической картины не отличается, всего-то – заболел большой палец какой-нибудь ноги, а дней через пять человек опять чувствует себя вполне здоровым и забывает об этом досадном недоразумении. Следующая атака может проявиться через большой промежуток времени и протекает более выраженно:
Лечить болезнь непросто, а иногда и не безобидно для организма в целом. Терапия, направленная на проявление патологических изменений включает:
- При остром приступе – колхицин, который снижает интенсивность болей, но склонен накапливаться в белых клетках крови, препятствовать их передвижению и фагоцитозу, а, следовательно, участию в воспалительном процессе. Колхицин угнетает кроветворение;
- Нестероидные противовоспалительные препараты – НПВП, обладающие обезболивающим и противовоспалительным эффектом, но негативно влияющие на органы пищеварительного тракта;
- Диакарб препятствует камнеобразованию (участвует в их растворении);
- Противоподагрические препараты пробенецид и сульфинпиразон способствуют усиленному выведению МК с мочой, но применяются с осторожностью при изменениях в мочевыводящих путях, параллельно назначают большое потребление жидкости, диакарб и отщелачивающие препараты. Аллопуринол снижает продукцию МК, способствует обратному развитию тофусов и исчезновению других симптомов подагры, поэтому, наверное, этот препарат один из лучших средств лечения подагры.
Эффективность лечения пациент может значительно повысить, если возьмется за диету, содержащую минимальное количество пуринов (только для нужд организма, а не для накопления).
Диета при гиперурикемии
Малокалорийная диета (лучше всего подходит стол №5, если у пациента все в порядке с весом), мясо и рыбка – без фанатизма, граммов 300 в недельку и не более. Это поможет больному снизить мочевую кислоту в крови, жить полноценной жизнью, не мучаясь приступами подагрического артрита. Пациентам с признаками этой болезни, имеющим лишний вес, рекомендуется использовать стол №8, не забывая разгружаться каждую неделю, но при этом помнить, что полное голодание запрещено. Отсутствие еды в самом начале диеты быстренько поднимет уровень МК и обострит процесс. А вот о дополнительном поступлении аскорбиновой кислоты и витаминов группы В следует подумать всерьез.
Все дни, пока будет длиться обострение заболевания, должны протекать без употребления мясных и рыбных блюд. Пища должна быть не твердой, впрочем, лучше вообще потреблять ее в жидком виде (молоко, фруктовые кисели и компоты, соки из фруктов и овощей, супы на овощном бульоне, каша-«размазня»). Кроме этого, пациент должен много пить (не меньше 2 литров в сутки).
Следует иметь в виду, что значительное количество пуриновых оснований имеется в таких деликатесах, как:
Напротив, минимальная концентрация пуринов отмечается в:
Это краткий список продуктов, которые запрещены или разрешены пациентам, обнаружившим первые признаки подагры и повышенную мочевую кислоту в анализе крови. Снизить мочевую кислоту в крови поможет вторая часть списка (молоко, овощи и фрукты).
Мочевая кислота понижена. Что это может значить?
Мочевая кислота в крови понижена, в первую очередь, при использовании противоподагрических средств, что абсолютно естественно, ведь они снижают синтез МК.
Кроме этого, причиной понижения уровня мочевой кислоты может стать уменьшение канальцевой реабсорбции, наследственно обусловленное снижение продукции МК и в редких случаях – гепатиты и анемия.
Между тем, пониженный уровень конечного продукта метаболизма пуринов (ровно, как и повышенный) в моче связан с более широким кругом патологических состояний, однако анализ мочи на содержание МК не такой уж и частый, он обычно интересует узких специалистов, занимающихся какой-то конкретной проблемой. Для самодиагностики пациентам он вряд ли может пригодиться.
Видео: мочевая кислота в суставах, мнение врача
Класс Земноводные = Амфибии.
Первые наземные позвоночные, еще сохранившие связь с водной средой. Класс насчитывает 3900 видов и включает 3 отряда: хвостатые (саламандры, тритоны), безногие (тропические червяги) и бесхвостые (жабы, квакши, лягушки, и др.).
Вторично-водные животные. Поскольку в яйце отсутствует амниотическая полость (вместе с круглоротыми и рыбами амфибии относятся к анамниям), они размножаются в воде, где проходят начальные этапы их развития. На разных стадиях жизненного цикла земноводные ведут наземный или полуводный образ жизни, распространены практически повсеместно, преимущественно в районах с высокой влажностью по берегам пресных водоемов и на сырых почвах. Среди земноводных нет форм, которые могли бы жить в соленой морской воде. Характерны различные способы передвижения: известны виды, совершающие довольно длинные прыжки, передвигающиеся шагом или «ползающие», лишенные конечностей (червяги).
Основные признаки земноводных.
Амфибии сохранили многие черты своих чисто водных предков, но наряду с этим приобрели и ряд признаков, свойственных настоящим наземным позвоночным.
Для хвостатых и бесхвостых характерно личиночное развитие с жаберным дыханием в пресной воде (головастики лягушки) и их метаморфоз во взрослую особь, дышащую легкими. У безногих по вылуплении личинка принимает вид взрослого животного.
Кровеносная система характеризуется двумя кругами кровообращения. Сердце трехкамерное. Имеет один желудочек и два предсердия.
Обособляются шейный и крестцовый отделы позвоночника, имеющие по одному позвонку.
Для взрослых земноводных характерны парные конечности с шарнирными суставами. Конечности пятипалые.
Череп двумя затылочными мыщелками подвижно сочленяется с шейным позвонком.
Тазовый пояс плотно причленяется к поперечным отросткам крестцового позвонка.
Глаза имеют подвижные веки и мигательные перепонки для предохранения глаз от засорения и высыхания. За счет выпуклой роговицы и уплощенного хрусталика улучшается аккомодация.
Передний мозг увеличивается и разделяется на два полушария. Средний мозг и мозжечок развиты незначительно. От головного мозга отходит 10 пар черепно – мозговых нервов.
Кожа голая, т.е. лишена каких – либо роговых или костных образований, проницаема для воды и газов. Поэтому она всегда влажная – кислород сначала растворяется в жидкости, покрывающей кожу, после чего диффундирует в кровь. То же самое происходит с углекислым газом, но в обратном направлении.
Почки, как у рыб, первичные = мезонефрические.
Для улавливания звуковых волн воздушной среды появляется барабанная перепонка, за ней - среднее ухо (барабанная полость), в котором располагается слуховая косточка – стремя, которая проводит колебания к внутреннему уху. Евстахиевой трубой полость среднего уха сообщается с ротовой полостью. Появляются хоаны – внутренние ноздри, носовые ходы становятся сквозными.
Температура тела непостоянная (пойкилотермия) зависит от температуры окружающей среды и лишь слегка превышает последнюю.
Ароморфозы:
Появились легкие и легочное дыхание.
Усложнилась кровеносная система, развился легочный круг кровообращения, т.е. у амфибий два круга кровообращения – большой и малый. Сердце трехкамерное.
Сформировались парные пятипалые конечности, представляющие собой систему рычагов с шарнирными суставами и предназначенные для передвижения по суше.
Образовался шейный отдел в позвоночнике, обеспечивающий движение головы, и крестцовый отдел – место прикрепления тазового пояса.
Появились среднее ухо, веки, хоаны.
Дифференцировка мышц.
Прогрессивное развитие нервной системы.
Филогения.
Земноводные произошли от древних кистеперых рыб в девонском периоде палеозойской эры примерно 350 млн. лет назад. Первые земноводные – ихтиостеги – по внешнему виду напоминали современных хвостатых амфибий. В их строении были черты, свойственные рыбам, в том числе рудименты жаберной крышки и органы боковой линии.
Покров. Двухслойный. Эпидермис многослойный, кориум – тонкий, но обильно снабжен капиллярами. У земноводных сохранилась способность вырабатывать слизь, но не отдельными клетками, как у большинства рыб, а оформленными слизистыми железами альвеолярного типа. Кроме того, у амфибий часто имеются зернистые железы с ядовитым секретом разной степени токсичности. Цвет кожи амфибий зависит от особых клеток – хроматофоров. К их числу принадлежат меланофоры, липофоры и иридоциты.
Под кожей у лягушек имеются обширные лимфатические лакуны – резервуары, заполненные тканевой жидкостью и позволяющие при неблагоприятных условиях накапливать запас воды.
Скелет подразделяется на осевой и добавочный, как у всех позвоночных. Позвоночный столб более дифференцирован на отделы, чем у рыб и состоит из четырех отделов: шейного, туловищного, крестцового и хвостового. Шейный и крестцовый отделы имеют по одному позвонку. Туловищных позвонков у бесхвостых обычно семь, а все хвостовые позвонки (примерно 12) сливаются в единую косточку – уростиль. У хвостатых 13 – 62 туловищных и 22 – 36 хвостовых позвонков; у безногих общее число позвонков доходит до 200 – 300. Наличие шейного позвонка важно, т.к. в отличие от рыб, земноводные не могут так быстро разворачивать свое тело, а шейный позвонок делает голову подвижной, но с малой амплитудой. Амфибии не могут поворачивать голову, но могут ее наклонять.
Позвонки у разных амфибий могут различаться по своему типу. У безногих и низших хвостатых позвонки амфицельные, с сохранившейся хордой, как у рыб. У высших хвостатых позвонки опистоцельные, т.е. спереди тела выгнуты, а сзади вогнуты. У бесхвостых, наоборот, передняя поверхность тел позвонков вогнута, а задняя выгнута. Такие позвонки называются процельными. Наличие сочленовных поверхностей и сочленовных отростков обеспечивает не только прочное соединение позвонков, но и делает осевой скелет подвижным, что важно для передвижения хвостатых амфибий в воде без участия конечностей, за счет боковых изгибов тела. Кроме того, возможны вертикальные движения.
Череп амфибий представляет собой как бы видоизмененный череп костистой рыбы, приспособленный к наземному существованию. Мозговой череп пожизненно сохраняется преимущественно хрящевым. Затылочная область черепа содержит только две боковые затылочные кости, которые несут по сочленовному мыщелку, с помощью которых череп крепится к позвонкам. Висцеральный череп амфибий претерпевает наибольшие преобразования: возникают вторичные верхние челюсти; образованные межчелюстными (предчелюстными) и верхнечелюстными костями. Редукция жаберного дыхания привела к радикальному изменению подъязычной дуги. Подъязычная дуга преобразуется в элемент слухового аппарата и подъязычную пластинку. В отличие от рыб, висцеральный череп амфибий непосредственно прирастает небно-квадратным хрящом ко дну мозгового черепа. Такой тип прямого соединения компонентов черепа без участия элементов подъязычной дуги называется аутостилией. Элементы жаберной крышки у амфибий отсутствуют.
Добавочный скелет включает в себя кости поясов и свободных конечностей. Как и у рыб, кости плечевого пояса амфибий находятся в толще мышц, которые связывают их с осевым скелетом, но сам пояс не связан с осевым скелетом непосредственно. Пояс обеспечивает опору для свободной конечности.
Всем наземным животным постоянно приходится преодолевать силу тяжести, чего не нужно делать рыбам. Свободная конечность служит опорой, позволяет приподнять тело над поверхностью и обеспечивает перемещение. Свободные конечности состоят из трех отделов: проксимального (одна кость), промежуточного (две кости) и дистального (относительно большое число костей). У представителей разных классов наземных позвоночных встречаются особенности строения той или иной свободной конечности, но все они носят вторичный характер.
У всех амфибий проксимальный отдел свободной передней конечности представлен плечевой костью, промежуточный – локтевой и лучевой костями у хвостатых и единой костью предплечья (она образована в результате сращения локтевой и лучевой кости) у бесхвостых. Дистальный отдел образован запястью, пястью и фалангами пальцев.
Пояс задних конечностей сочленяется непосредственно с осевым скелетом, с его крестцовым отделом. Надежное и жесткое соединение тазового пояса с позвоночным столбом обеспечивает работу задних конечностей, которые более важны для перемещения амфибий.
Мышечная система отличается от мышечной системы рыб. Туловищная мускулатура сохраняет метамерное строение только у безногих. У хвостатых метамерия сегментов нарушается, а у бесхвостых амфибий начинают обособляться участки мышечных сегментов, дифференцируясь в лентовидные мышцы. Резко возрастает масса мускулатуры конечностей. У рыб движения плавников обеспечиваются главным образом мышцами, расположенными на туловище, тогда как пятипалая конечность двигается за счет мышц, расположенной в ней самой. Появляется сложная система мускулов – антагонистов – мышц сгибателей и разгибателей. Сегментированная мускулатура имеется только в области позвоночного столба. Усложняется и специализируется мускулатура ротовой полости (жевательная, языка, дна ротовой полости), не только участвующая в захвате и проглатывании пищи, но и обеспечивающая вентиляцию ротовой полости и легких.
Полость тела – целом. У земноводных в связи с исчезновением жабр изменилось относительное положение перикардиальной полости. Ее вытолкнуло на дно грудной клетки в зону, прикрывающуюся грудиной (или коракоидом). Над ней в паре целомических каналов лежат легкие. Полости, вмещающие сердце и легкие. Разделяет плеврокардиальная перепонка. Полость, в которой располагаются легкие, сообщается с главным целомом.
Нервная система. Головной мозг ихтиопсидного типа, т.е. главным интегрирующим центром является средний мозг, но мозг амфибий имеет ряд прогрессивных изменений. Мозг амфибий имеет пять отделов и отличается от мозга рыб, главным образом, большим развитием переднего мозга, полным разделением его полушарий. Кроме того, нервное вещество уже выстилает кроме дна боковых желудочков также бока и крышу, образуя мозговой свод – архипаллиум. Развитие архипаллиума, сопровождающееся усилением связей с промежуточным и особенно средним мозгом, приводит к тому, что ассоциативная деятельность, регулирующая поведение, осуществляется у земноводных не только продолговатым и средним мозгом, но и полушариями переднего мозга. Удлиненные полушария спереди имеют общую обонятельную долю, от которой берут начало два обонятельных нерва. Позади переднего мозга находится промежуточный мозг. На его крыше располагается эпифиз. На нижней стороне мозга имеется перекрест зрительных нервов (хиазма). От дна промежуточного мозга отходит воронка и гипофиз (нижняя мозговая железа).
Средний мозг представлен в виде двух круглых зрительных долей. Сзади зрительных долей лежит слаборазвитый мозжечок. Сразу же за ним расположен продолговатый мозг с ромбовидной ямкой (четвертый желудочек). Продолговатый мозг постепенно переходит в спинной мозг.
У земноводных от головного мозга отходит 10 пар головных нервов. Одиннадцатая пара не развита, а двенадцатая отходит за пределами черепа.
Настоящих спинномозговых нервов у лягушки 10 пар. Три передние принимают участие в образовании плечевого сплетения, иннервирующего передние конечности, а четыре задние пары – в образовании пояснично-крестцового сплетения, иннервирующего задние конечности.
Органы чувств обеспечивают ориентировку земноводных в воде и на суше.
Органы боковой линии есть у всех личинок и у взрослых с водным образом жизни. Представлены скоплением чувствительных клеток с подходящими к ним нервами, которые разбросаны по всему телу. Чувствительные клетки воспринимают температурные, болевые, тактильные ощущения, а также изменение влажности и химического состава окружающей среды.
Органы обоняния. У амфибий с каждой стороны головы имеется небольшая наружная ноздря, которая ведет в удлиненный мешок, заканчивающийся внутренней ноздрей (хоаной). Хоаны открываются в передней части крыши ротовой полости. Спереди от хоан слева и справа имеется по мешку, которые открываются в носовую полость. Это т.н. вомероназальный орган. В нем большое количество сенсорных клеток. Его функция состоит в получении обонятельной информации о пище.
Органы зрения имеют строение, характерное для наземного позвоночного. Это выражается в выпуклой форме роговицы, хрусталике в виде двояковыпуклой линзы, в подвижных веках, защищающих глаза от высыхания. Но аккомодация, как и у рыб, достигается перемещением хрусталика путем сокращения ресничной мышцы. Мышца располагается в кольцевом валике, окружающем хрусталик, и при ее сокращение хрусталик лягушки несколько выдвигается вперед.
Орган слуха устроен по наземному типу. Появляется второй отдел – среднее ухо, в котором помещается впервые появляющаяся у позвоночных слуховая косточка – стремя. Барабанная полость соединена с глоточной областью евстахиевой трубой.
Поведение земноводных весьма примитивно, условные рефлексы вырабатываются медленно, а угасают быстро. Двигательная специализация рефлексов очень мала, поэтому лягушка не может сформировать защитный рефлекс отдергивания одной лапки, и при раздражении одной конечности она дергает обеими лапками.
Пищеварительная система начинается ротовой щелью, ведущей в ротоглоточную полость. В ней располагается мускулистый язык. В нее открываются протоки слюнных желез. Язык и слюнные железы впервые появляются у амфибий. Железы служат только для смачивания пищевого комка и в химической обработке пищи не участвуют. На межчелюстных, верхнечелюстных костях, сошнике располагаются простые конические зубы, которые основанием прикрепляются к кости. Пищеварительная трубка дифференцируется на ротоглоточную полость, короткий пищевод, выполняющий функцию проведения пищи в желудок, и объемистый желудок. Пилорическая его часть переходит в двенадцатиперстную кишку – начало тонкого кишечника. В петле между желудком и двенадцатиперстной кишкой лежит поджелудочная железа. Тонкая кишка плавно переходит в толстую кишку, которая заканчивается выраженной прямой кишкой, открывающейся в клоаку.
Пищеварительными железами являются печень с желчным пузырем и поджелудочная железа. Протоки печени вместе с протоком желчного пузыря открываются в двенадцатиперстную кишку. Протоки поджелудочной железы впадают в проток желчного пузыря, т.е. самостоятельного сообщения с кишечником эта железа не имеет.
Т.о. пищеварительная система амфибий отличается от аналогичной системы рыб большей длиной пищеварительного тракта, конечный отдел толстой кишки открывается в клоаку.
Кровеносная система замкнутая. Два круга кровообращения. Сердце трехкамерное. Кроме того, в сердце имеется венозный синус, сообщающийся с правым предсердием, а с правой стороны желудочка отходит артериальный конус. От него отходят три пары сосудов, гомологичных жаберным артериям рыб. Каждый сосуд начинается самостоятельным отверстием. Все три сосуда левой и правой стороны идут вначале общим артериальным стволом, окруженным общей оболочкой, а затем разветвляются.
Сосуды первой пары (считая от головы), гомологичные сосудам первой пары жаберных артерий рыб, называются сонными артериями, которые несут кровь к голове. По сосудам второй пары (гомологичным второй паре жаберных артерий рыб) – дугам аорты – кровь направляется к задней части тела. От дуг аорты отходят подключичные артерии, несущие кровь к передним конечностям.
По сосудам третьей пары, гомологичным четвертой паре жаберных артерий рыб – легочным артериям – кровь направляется в легкие. От каждой легочной артерии отходит крупная кожная артерия, по которой кровь направляется в кожу для окисления.
Венозная кровь от переднего конца тела собирается по двум парам яремных вен. Последняя, сливаясь с кожными венами, уже принявшими в себя подключичные вены, образует две передние полые вены. Они несут в венозный синус смешанную кровь, поскольку по кожным венам движется артериальная кровь.
У личинок земноводных один круг кровообращения, их кровеносная система подобна кровеносной системе рыб.
У амфибий появляется новый орган кровообращения – красный костный мозг трубчатых костей. Эритроциты крупные, ядерные, лейкоциты неодинаковы по внешнему виду. Есть лимфоциты.
Лимфатическая система. Кроме лимфатических мешков, расположенных под кожей, имеются лимфатические сосуды и сердца. Одна пара лимфатических сердец помещается около третьего позвонка, другая – вблизи клоачного отверстия. Селезенка, имеющая вид небольшого круглого тела красного цвета, располагается на брюшине вблизи начала прямой кишки.
Дыхательная система. Принципиально отличается от дыхательной системы рыб. У взрослых особей органами дыхания являются легкие и кожа. Дыхательные пути в связи с отсутствием шейного отдела короткие. Представлены носовой и ротоглоточной полостями, а также гортанью. Гортань открывается непосредственно в легкие двумя отверстиями. Вследствие редукции ребер легкие наполняются посредством заглатывания воздуха – по принципу нагнетательного насоса.
Анатомически дыхательная система амфибий включает в себя ротоглоточную полость (верхние воздухоносные пути) и гортанно – трахеальную полость (нижние пути), которая непосредственно переходит в мешковидные легкие. Легкое в процессе эмбрионального развития образуются как слепой вырост переднего (глоточного) отдела пищеварительной трубки, поэтому и во взрослом состоянии остается связанным с глоткой.
Т.о. дыхательная система у наземных позвоночных анатомически и функционально подразделяется на два отдела – систему воздухоносных путей и респираторный отдел. Воздухоносные пути осуществляют двусторонний транспорт воздуха, но не участвуют в самом газообмене, респираторный отдел осуществляет газообмен между внутренней средой организма (кровью) и атмосферным воздухом. Газообмен происходит через поверхностную жидкость и идет пассивно в соответствии с градиентом концентрации.
Система жаберных крышек становится ненужной, поэтому жаберный аппарат у всех наземных животных частично видоизменяется, его скелетные структуры частично входят в состав скелета (хрящей) гортани. Вентиляция легких осуществляется за счет принудительных движений специальной соматической мускулатуры в процессе дыхательного акта.
Выделительная система, как и у рыб, представлена первичными, или туловищными почками. Это компактные тела красновато – коричневого цвета, лежащие по бокам позвоночника, а не лентовидные, как у рыб. От каждой почки тянется к клоаке тонкий вольфов канал. У самок лягушек он служит только мочеточником, а у самцов и мочеточником и семяпроводом. В клоаку вольфовы каналы открываются самостоятельными отверстиями. Также отдельно открывается в клоаку и мочевой пузырь. Окончательным продуктом азотистого обмена у амфибий является мочевина. У водных личинок амфибий основным продуктом азотистого обмена является аммиак, который в виде раствора выводится через жабры и кожу.
Амфибии – гиперосмотические животные по отношению к пресной воде. Вследствие этого вода постоянно поступает в организм через кожу, которая не имеет механизмов, препятствующих этому, как у других наземных позвоночных. Морская вода гиперосмотична по отношению к осмотическому давлению в тканях земноводных, при помещении их в такую среду вода через кожу будет уходить из организма. Вот почему земноводные не могут жить в морской воде и погибают в ней от обезвоживания.
Половая система. У самцов органы размножения представлены парой округлых беловатых семенников, прилегающих к брюшной поверхности почек. От семенников к почкам тянутся тонкие семявыводящие канальцы. Половые продукты из семенника через эти канальцы направляются в тела почек, далее в вольфовы каналы и по ним в клоаку. Перед впадением в клоаку вольфовы каналы образуют небольшое расширение – семенные пузырьки, служащие для временного депонирования спермы.
Органы размножения самок представлены парными яичниками зернистого строения. Сверху над ними располагаются жировые тела. В них накапливаются питательные вещества, обеспечивающие формирование половых продуктов во время зимней спячки. В боковых частях полости тела расположены сильно извитые светлые яйцеводы, или мюллеровы каналы. Каждый яйцевод в полость тела в области сердца открывается воронкой; нижняя маточная часть яйцеводов резко расширена и открывается в клоаку. Созревшие яйца через разрыв стенок яичника выпадают в полость тела, затем захватываются воронками яйцеводов и по ним перемещаются в клоаку.
Вольфовы каналы у самок выполняют только функции мочеточников.
У бесхвостых земноводных оплодотворение наружное. Икринка сразу же орошаются семенной жидкостью.
Наружные половые признаки самцов:
У самцов на внутреннем пальце передних конечностей имеется половая бородавка, которая достигает особенного развития ко времени размножения и помогает самцам удерживать самок при оплодотворении икры.
Самцы обычно меньше самок.
Развитие земноводных сопровождается метаморфозом. Яйца содержат относительно немного желтка (мезолецитальные яйца), поэтому происходит радиальное дробление. Из яйца выходит личинка – головастик, которая по своей организации значительно ближе к рыбам, чем к взрослым амфибиям. Он имеет характерную рыбообразную форму - длинный хвост, окруженный хорошо развитой плавательной перепонкой, по бокам головы у него есть две – три пары наружных перистых жабр, парные конечности отсутствуют; имеются органы боковой линии, функционирующей почкой является пронефрос (предпочка). Вскоре наружные жабры исчезают, а взамен их развиваются три пары жаберных щелей с их жаберными лепесточками. В это время сходством головастика с рыбой является также двухкамерное сердце, один круг кровообращения. Затем путем выпячивания из брюшной стенки пищевода развиваются парные легкие. На этой стадии развития артериальная система головастика чрезвычайно похожа на артериальную систему кистеперых и двоякодышащих рыб, и все отличие сводится к тому, что благодаря отсутствию четвертой жабры четвертая приносящая жаберная артерия без перерыва переходит в легочную артерию. Еще позже жабры редуцируются. Впереди жаберных щелей с каждой стороны образуется складка кожи, которая, постепенно разрастаясь назад, затягивает эти щели. Головастик переходи всецело на легочное дыхание и заглатывает ртом воздух. В дальнейшем у головастика формируется парные конечности – сперва передние, потом задние. Однако передние находятся дольше скрытыми под кожей. Хвост и кишечник начинают укорачиваться, появляется мезонефрос, личинка постепенно переходит от растительной пищи к животной и превращается в молодую лягушку.
В ходе развития личинки у нее перестраиваются внутренние системы: дыхательная, кровеносная, выделительная, пищеварительная. Метаморфоз завершается формированием миниатюрной копии взрослой особи.
Для амбистом характерная неотения, т.е. у них размножаются личинки, которых длительное время принимали за самостоятельный вид, поэтому у них есть свое название – аксолотль. Такая личинка крупнее взрослой особи. Другой интересной группой являются протеи, постоянно живущие в воде, которые в течение всей жизни сохраняют наружные жабры, т.е. признаки личинки.
Метаморфоз головастика в лягушку представляет огромный теоретический интерес, т.к. не только доказывает, что земноводные произошли от рыбообразных существ, но дает возможность в подробностях восстановить эволюцию отдельных систем органов, в частности систем кровообращения и дыхания, при переходе водных животных в наземные.
Значение земноводных состоит в том, что они поедают многих вредных беспозвоночных и сами служат пищей другим организмам в цепях питания.
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