Превращение тирозина в меланины. Функции меланинов. Гомогентизиновый путь катаболизма тирозина. Альбинизм  и алкаптонурия как энзимопатии обмена тирозина.

В пигментных клетках (меланоцитах) обмен тирозин идет по меланиновому пути. Из тирозина синтезируются пигменты — меланины 2 типов: эумеланины и феомеланины. Эумеланины (чёрного и коричневого цвета) — нерастворимые высокомолекулярные полимеры 5,6-дигидроксииндола. Феомеланины — жёлтые или красновато-коричневые полимеры, растворимые в разбавленных щелочах. Меланины присутствуют в сетчатке глаз, в составе волос, в коже. Цвет кожи зависит от распределения меланоцитов и количества в них разных типов меланинов.

Альбинизм. При наследственном дефекте тирозиназы в меланоцитах нарушается синтез меланинов и развивается альбинизм. Клиническое проявление альбинизма — отсутствие пигментации кожи, сетчатки глаз и волос. У больных часто снижена острота зрения, возникает светобоязнь. Длительное пребывание таких больных под открытым солнцем приводит к раку кожи.

Катаболизм тирозина происходит в печени по гомогентизиновому пути: Тир (тирозинаминотрансфераза)→ п-гидроксифенилпируват (гидроксифенилпируват, В6 –деоксигеназа, вит С)→ Гомогенизированная к-та.

Алкаптонурия («чёрная моча»). При наследственном дефекте диоксигеназы гомогентизиновой кислоты (2—5 случаев на 1 млн новорождённых) развивается алкаптонурия. При алкаптонурии происходит накопление в организме гомогентизиновой кислоты, избытки которой выделяются с мочой. На воздухе гомогентизиновая кислота окисляется с образованием тёмных пигментов - алкаптонов. Клиническими проявлениями болезни, кроме потемнения мочи на воздухе, являются пигментация соединительной ткани (охроноз) и артрит.

Триптофан, его роль в биосинтезе серотонина и мелатонина. Функции серотонина и мелатонина. Значение триптофана для образования кофермента  НАД и снижения потребности в витамине РР.

Триптофан – незаменимая АК. В физиологических условиях >95% триптофана метаболизирует по кинурениновому пути и 1% по серотониновому пути. Триптофан является биологическим прекурсором серотонина (из которого затем может синтезироваться мелатонин

L-триптофан (триптофан-гидроксилаза)→ Серотонин (N-ацетил-трансфераза)→ Мелатонин. Синтез НАД+ уменьшает потребность организма в витамине РР.

Серотонин облегчает двигательную активность, играет важную роль в механизмах гипоталамической регуляции гормональной функции гипофиза, увеличение секреции пролактина и некоторых других гормонов передней доли гипофиза, участвует в регуляции сосудистого тонуса.

Мелатонин регулирует периодичность сна, сезонную ритмику у многих животных, замедляет процессы старения, усиливает эффективность функционирования иммунной системы, обладает антиоксидантными свойствами, влияет на процессы адаптации при смене часовых поясов.

Функции нуклеотидов в организме. Биосинтез пуриновых нуклеотидов: источники атомов для пуринового ядра, роль витамина В9, регуляция процесса.

Нуклеотидами называются соединения, состоящие из азотистого основания, углевода-пентозы и фосфорной кислоты. Пример - уридиловая кислота. По характеру углевода-пентозы они могут быть рибонуклеотидами (содержат рибозу) или же дезоксирибонуклеотидами (содержат дезоксирибозу ). Нуклеатиды выполняют ряд функций:

1) АМФ, ГМФ,УМФ, дАМФ, дГМФ, выполняют структурную функцию, являясь мономерными единицами нуклеиновых кислот;

2) УДФ-глюкоза, ГДФ-манноза, ЦДФ-холин участвуют во многих метаболических процессах в клетке в качестве активаторов переносчиков различных;

3) АТФ и ГТФ выступают в клетке как акумуляторы и переносчики энергии, высвобождающейся при биологическом окислении:

4) НАД+ , НАДФ+ , ФАД, ФМН являются переносчиками восстановительных эквивалентов в клетках (промежуточными переносчиками протонов и электронов);

5) мононуклеотиды выступают в клетках в качестве биорегуляторов;

6) цАМФ или цГМФ выполняют роль мессенджеров или вторых вестников в реализации клеткой внеклеточного регуляторного сигнала.

Бисинтез нуклеотидов пиримидинового ряда начинается в цитозоле, где при участии цитозольной карбамоилфосфатсинтетазы образуется карбамоилфосфат. Далее карбамоилфосфат взаимодействуя с аспартатом в реакции, катализируемой аспартаттранскарбамоилозай, превращается в карбамоиласпартат, а затем при участии дигигидрооротазы - в дигидрооротовую кислоту.

Дигидрооротовая кислота при участии митохондриального фермента дигидрооротатдегидрогеназы переходит в оротовую кислоту.

В следующей реакции принимает участие фосфорибозилпирофосфат. Он образуется из рибозо-5-фосфата с участием АТФ в ходе реакции, катализируемой ферментом фосфорибозилпирофосфатсинтетазой: Реакция синтеза фосфорибозилпирофосфата (ФРПФ ) не является специфичной для синтеза пиримидиновых нуклеотидов, в ходе этой реакции синтезируется ФРПФ, необходимый для синтеза различных мононуклеотидов.

при недостатке фолиевой кислоты (В9) в организме будет нарушен синтез дезокситимидиловой кислоты, необходимой для последующего синтеза ДНК в клетках.

Реакции распада пуриновых нуклеотидов до мочевой кислоты. Нарушение обмена пуриновых нуклеотидов: гиперурикемия, подагра, мочекаменная болезнь.

Расщепление пуриновых нуклеотидов идет во всех клетках. Конечным продуктом катаболизма образующихся при расщеплении нуклеотидов пуриновых азотистых оснований является мочевая кислота. С наибольшей интенсивностью образование мочевой кислоты идет в печени, тонком кишечнике и почках.

Нуклеотиды в клетках подвергаются дефосфорилирования с образованием аденозина или гуанозина. Аденозин при участии фермента аденозиндезаминазы превращается в инозин и далее путем фосфоролиза в гипоксантин. Гипоксантин при участии ксантиноксидазы вначале окисляется в ксантин, а затем при участии того же фермента ксантин переходит в мочевую кислоту. При расщеплении ГМФ вначале в несколько этапов происходит образование свободного гуанина, который при участии фермента гуаназы переходит непосредственно в ксантин, а затем окисляется в мочевую кислоту.

Подагра. У больных с этой патологией наблюдается повышенное содержание мочевой кислоты в крови (гиперурикемия) и тканях, а также избыточное количество уратов в моче. Повышение содержания мочевой кислоты в биологических жидкостях приводит к появлению в них кристаллов мочевой кислоты. Если кристаллы появляются в суставной жидкости, развивается подагрические артриты. Выпадение кристаллов мочевой кислоты непосредственно в ткани вызывает асептическое воспаление с последующим инкапсулированием образовавшихся кристаллов и формированием подагрических узелков. Наиболее тяжелым проявлением этого заболевания является подагрическая нефропатия с нарушением функции почек.

Модуль 5: Регуляция и интеграция метаболизма.

Системы регуляции: определение понятий – гормоны, гормоноиды, гистогормоны, дисперсная эндокринная система, иммунная регуляторная система, их общие свойства, уровни и принципы организации.

Для нормального функционирования многоклеточного организма необходима взаимосвязь между отдельными клетками, тканями и органами. Эту взаимосвязь осуществляют:

1) нервная система (центральная и периферическая) через нервные импульсы и нейромедиаторы;

2) эндокринная система через эндокринные железы и гормоны, которые синтезируются специализированными клетками этих желез, выделяются в кровь и транспортируются к различным органам и тканям;

3) паракринная и аутокринная системы посредством различных соединений, которые секретируются в межклеточное пространство и взаимодействуют с рецепторами либо близлежащих клеток, либо той же клетки (простагландины, гормоны ЖКТ, гистамин и др.);

4) иммунная система через специфические белки (цитокины, антитела).

Гормоны – вещества, вырабатываемые специализируемыми клетками, и, реагирующие обмен веществ в отдельных органах и во всем организме в целом.

Гормоноиды – гормоноподобные вещества, секретируемые не железами внутренней секреции, а клетками ЖКТ, тучными клетками соединительной ткани. Их особенность – они не секретируются в кровь, а действуют в месте образования (ацетилхолин).

Гистогормоны – соединения, обеспечивающие саморегуляцию тканевых процессов в месте их образования (брадикинин, каллидин, простагландины, гистамин, серотонин).