Мочевая кислота является продуктом белкового обмена у. Азотистый обмен. …И главные проявления

Обмена выделяют хрящевые, костные рыб, рептилии, птиц и млекопитающих.

Среди приспособлений, позволивших пресмыкающимся перейти к наземному образу жизни, важное место занимает смена мезонефрической (туловищной) почки (круглоротые, рыбы, земноводные) метанефрической (тазовой) почкой и связанная с этим перестройка водно-солевого обмена. При этом изменился состав выводимых из организма продуктов азотистого обмена. Его конечными продуктами бывают несколько веществ - аммиак , мочевая кислота, мочевина, креатин, креатинин и др., но, как правило, какое-нибудь одно из них преобладает. Костистые пресноводные рыбы выделяют преимущественно аммиак, который выводится не только почками, но и через жаберные лепестки. У морских костистых рыб наравне с аммиаком в заметных количествах выделяется мочевина, окись триметиламина, креатин и креатинин. В то же время все современные хрящевые рыбы, а среди костных двоякодышащие и кистеперые выводят мочевину. У одного вида - двоякодышащей рыбы протоптеруса - оба типа выделения могут сменять друг друга: выделение аммиака (аммонотелия) преобладает в активном состоянии и мочевины (уреотелия) - в период спячки. Первичным, видимо, было выведение аммиака - конечного продукта азотистого обмена. Но его высокая токсичность требует быстрого выведения из организма, что в пресных водах облегчается постоянным поступлением воды через покровы. При ограниченном поступлении воды возникает необходимость перевода аммиака в менее токсичные соединения - мочевину и триметиламиноксид - с помощью ферментов в печени и почках. Мочевина выделяется в просвет канальца нефрона железистыми клетками. Этот процесс обеспечивается формированием воротной системы почек, появившейся уже у рыб и хорошо развитой у земноводных. Можно заметить, что воротная система почек есть, как правило, у тех групп позвоночных, которые по тем или иным причинам вынуждены экономить воду.

У пресмыкающихся эта потребность особенно возросла. Приспособлением к жизни на суше у них явилось не только усиление секреторного аппарата стенок почечных канальцев, но и переход на новый тип экскреции - на выведение из организма по преимуществу слабо растворимой в воде мочевой кислоты. Она преобладает в моче большинства пресмыкающихся и выводится в виде взвеси мелких кристалликов («белая моча»); лишь у водных черепах в моче преобладает мочевина, выводимая в водном растворе

89. Дифференцировка пищеварительного тракта в ряду позвоночных.

Органы пищеварения

Система пищеварительных органов представлена трубкой, начинающейся ротовым отверстием и заканчивающейся анальным отверстием. Эпителий пищеварительного тракта является энтодермальным. Только в области ротового и анального отверстий энтодермальный эпителий незаметно переходит в эктодермальный.

Пищеварительный тракт подразделяется на следующие основные отделы:

1. ротовая полость, служащая для принятия пищи;

2. глотка - отдел, всегда связанный с органами дыхания: у рыб в глотку открываются жаберные щели, у наземных позвоночных в глотке располагается гортанная щель; глотку справедливо называют дыхательным отделом пищеварительной трубки;

3. пищевод;

4. желудок - расширение кишечного тракта, имеющее в некоторых случаях весьма сложное устройство;

5. кишечник, в типичном случае подразделяющийся на переднюю, или тонкую, среднюю, или толстую, и заднюю, или прямую, кишку.

Морфологическое усложнение кишечного тракта в ряду позвоночных идёт по пути его удлинения и дифференцировки на отделы. В пищеварительную трубку открываются протоки трёх видов пищеварительных желёз: слюнных, печени, поджелудочной.

Слюнные железы - приобретение наземных позвоночных. В них преобразуются слизистые железы ротовой полости. Секрет их смачивает пищу и способствует расщеплению углеводов.

Печень и поджелудочная железа развиваются путём выпячивания переднего отдела эмбриональной кишки. Функции обеих желёз шире, чем только пищеварительные. Так, печень кроме выделения желчи, эмульгирующей жиры и активизирующей действие других пищеварительных ферментов, служит важным органом обмена веществ. Здесь нейтрализуются некоторые вредные продукты распада, накапливается гликоген. Ферменты поджелудочной железы расщепляют белки, жиры и углеводы. Одновременно поджелудочная железа служит органом внутренней секреции.

88. Показать усложнение дыхательной системы в ряду: земноводные, рептилии, птицы, млекопитающие. Особенности дыхательной системы птиц. Механизм дыхания у птиц.

Жабры имеются также у моллюсков, рыб и некоторых амфибий. Газы диффундируют через тонкий жаберный эпителий в кровь и разносятся по всему организму. Каждое животное, дышащее при помощи жабр, имеет какое-либо приспособление, обеспечивающее непрерывное омывание их током воды (открывание рта рыбами, движение жаберных крышек, постоянное движение всего тела и др.).

Развитие легочного дыхания имеет свою длительную эволюцию. Развитие легких намечается у некоторых рыб, у ископаемых предков которых был вырост на переднем конце пищеварительного тракта. У той ветви рыб, которая впоследствии дала начало наземным позвоночным животным, из этого выроста развилось легкое. У других рыб он превратился в плавательный пузырь, т. е. в орган, который в основном служит для облегчения плавания, хотя иногда несет и дыхательную функцию. Легкие большинства примитивных амфибий - тритонов, амбистом и др. - имеют вид простых мешков, покрытых снаружи капиллярами. Легкие лягушек и жаб имеют внутри складки, увеличивающие дыхательную поверхность. Лягушки и жабы не обладают грудной клеткой и у них нет межреберных мышц, поэтому у них существует нагнетательный тип дыхания, основанный на действии клапанов в ноздрях и мышц в области горла. Когда открыты носовые клапаны, дно ротовой полости опускается (рот закрыт) и в нее входит воздух. Затем носовые клапаны закрываются и мышцы горла, сокращаясь, уменьшают размеры ротовой полости и вытесняют воздух в легкие.

Эволюция дыхательной системы происходила в направлении постепенного расчленения легкого на более мелкие полости, так что строение легких у рептилий, птиц и млекопитающих постепенно усложняется. У ряда рептилий (например у хамелеона) легкие снабжены придаточными воздушными мешками, которые раздуваются при наполнении воздухом. Легкие птиц также имеют воздушные мешки, распространяющиеся по всему телу. Благодаря им воздух может проходить через легкое и полностью обновляться при каждом вдохе. У птиц при полете существует двойное дыхание, когда воздух в легких насыщается кислородом при вдохе и выдохе. Кроме того, воздушные мешки играют роль мехов, продувающих воздух через легкие за счет сокращения летательных мышц.

Легкие млекопитающих имеют более сложное и совершенное строение, обеспечивающие достаточное насыщение кислородом всех клеток тела, и тем самым, обеспечивают высокий обмен веществ.

87. Особенности дыхательной системы в ряду круглоротые, хрящевые и костные рыбы.

у круглоротых образуются жаберные щели, соединяющие полость глотки с внешней средой. Из выстилающей жаберные щели энтодермы формируются чечевицеобразные жаберные мешки, внутренняя поверхность которых покрыта многочисленными складками. Мешок внутренним узким каналом открывается в полость глотки, а наружным - на боковой поверхности тела животного. Просветы между межжаберными перегородками и жаберными мешками-околожаберные синусы - заполнены лимфой. У миксин от 5 до 16 пар жаберных мешков; у семейства бделлостомовые каждый из них открывается наружу самостоятельным отверстием, а у семейства миксииовые наружные каналы жаберных мешков каждой стороны, соединяясь, открываются наружу общим отверстием примерно посредине тела. У миног 7 пар жаберных мешков, каждый из которых открывается наружу самостоятельным отверстием. У личинок (пескороек) каждый мешок внутренним отверстием открывается в глотку, у взрослых миног - в дыхательную трубку.

У хрящевых Основную часть дыхательной системы составляют большие жаберные пластины эктодермального Происхождения, прикрепленные одной из сторон к межжаберным перегородкам. Большая поверхность пластин обеспечивает достаточно интенсивный газообмен. При вдохе глотка расширяется, вода поступает через рот и омывает жаберные пластины. При выдохе объем глотки уменьшается и вода выходит наружу через жаберные щели, число которых у большинства видов 5, а у меньшинства видов 7. Жаберных крышек у хрящевых рыб нет. Кроме упомянутых жаберных щелей у большинства видов сзади глаз имеются рудиментарные жаберные щели - брызгальца, открывающиеся в переднюю часть глотки, куда через них поступает вода при вдохе.

У костных рыб Главными органами дыхательной системы являются жабры, состоящие из многих лепестков, прикрепленных проксимальными концами к жаберным дугам в отличие от жаберных пластин хрящевых рыб, прикрепленных одной стороной к межжаберным перегородкам. Следовательно, поверхность жабр костных рыб значительно больше, чем у хрящевых рыб. Более совершенен и механизм вдоха и выдоха. Довольно значительная часть газообмена (в среднем около 10%) совершается через кожу. В газообмене могут принимать участие плавательный пузырь и некоторые части кишечника.

86. Описать схему артериального и венозного кровообращения млекопитающих

Кровеносная система. У представителей этого класса сердце четырехкамерное (рис. 109).

Рис. 109. Схема кровеносной системы млекопитающих:

/ и 2 - наружная и внутренняя сонные артерии; 3 - подключичная артерия; 4 - левая дуга аорты; 5 - легочная артерия; 6 - левое предсердие; 7 - правое предсердие; 8 - левый желудочек; 9 - правый желудочек; 10 - спинная аорта ; 11 - внутренностная артерия; 12 - почечная артерия; 13 - подвздошная артерия; 14 - яремная вена; 75 - подключичная вена; 16 - левая непарная вена; 17 - правая непарная вена; 18 - задняя полая вена; 19 - печеночная вена; 20 - воротная вена печени; 21 - печень; 22 ~ почка; 23 - подвздошная вена

Синтез аммонийных солей в почках

В почках под действием активного фермента глютаминазы происходит гидролитическое расщепление глютамина на глютаминовую кислоту и аммиак.

В почках при выведении протонов происходит одновременная реабсорбции ионов Nа + и К + . Таким образом, глютаминаза почек участвует в регуляции кислотно-основного баланса.

Активность глютаминазы зависит от рН. При ацидозе активность фермента возрастает, что увеличивает выведение протонов и снижает степень ацидоза.

У взрослых людей за сутки выделяется 0,5-1,2 г аммонийных солей. На них приходится 3,5% выводимого азота. У детей относительная доля аммонийных солей выше, чем у взрослых. У новорожденных азот аммонийных солей составляет до 8,5%.

Биосинтез мочевины и его нарушения

Глютамин поступает в печень, где под действием фермента глютаминазы высвобождается аммиак, который превращается в мочевину. В синтезе мочевины участвует аминокислота орнитин, поэтому синтез мочевины называют орнитиновым циклом.

Основным местом синтеза мочевины является печень.

Ключевыми ферментами биосинтеза мочевины являются карбамоилфосфат-синтетаза, ортиникарбамоилтрансфераза и аргиназа. Источниками азота в мочевине являются аммиак и аспарагиновая кислота. Орнитиновый цикл тесно связан с циклом Кребса. Фумаровая кислота из орнитинового цикла «уходит» в цикл Кребса. Цикл трикарбоновых кислот, в свою очередь, обеспечивает орнитиновый цикл молекулами АТФ.

Особенности выведения конечных азотистых продуктов у детей

В детском возрасте могут выявляться нарушения синтеза мочевины, что ведёт к увеличению концентрации аммиака в крови и тканях. Они проявляются рвотой, судорогами после приёма белковой пищи. Симптомы интоксикации уменьшаются при дробном белковом питании. Нарушения мочевинообразования связаны с отсутствием или низкой активности ферментов, участвующих в этом процессе.

Аферментозы биосинтеза мочевины

В мышцах происходит своеобразное связывание аммиака – аланиновый цикл, представленный на схеме:

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.

Форма выведения белкового азота - в виде аммиака, мочевины или же мочевой кислоты - тесно связана с условиями жизни цветного и наличием воды (табл. 10.4). Аммиак весьма токсичен даже в очень малых концентрациях, поэтому он должен быстро

удаляться либо путем выведения во внешнюю среду, либо путем превращения в менее токсичные вещества (мочевину или мочевую кислоту).

У большинства водных беспозвоночных конечным продуктом белкового обмена является аммиак. Благодаря его легкой растворимости и небольшому молекулярному весу он диффундирует чрезвычайно быстро. Значительная его часть может быть выделена через любую поверхность, соприкасающуюся с водой, - не обязательно через почку. У костистых рыб большая часть азота выводится в форме аммиака через жабры. У карпа и золотой рыбки жабры выделяют в 6-10 раз больше азота, чем почки, и только 10% его составляет мочевина; остальные 90% выводятся в виде аммиака (Smith, 1929).

МОЧЕВИНА

Мочевина легко растворима в воде и обладает довольно малой токсичностью. Синтез мочевины у высших животных был изучен знаменитым биохимиком Гансом Кребсом - тем самым ученым, по имени которого был назван цикл окислительного энергетического обмена (цикл трикарбоновых кислот, или цикл Кребса),

При синтезе мочевины аммиак и двуокись углерода, конденсируясь с фосфатом, образуют карбамоилфосфат, который затем используется для синтеза цитруллина из орнитина, как показано на рис. 10.13. После этого добавляется еще одна молекула аммиака из аспарагиновой кислоты, и это ведет к образованию аминокислоты аргинина. В присутствии фермента аргиназы аргинин распадается на мочевину и орнитин. Из орнитина синтезируется новая молекула цитруллина, и весь цикл повторяется; поэтому весь этот путь превращений называют орнитиновым циклом синтеза мочевины. Наличие аргиназы у животного говорит о его способности вырабатывать мочевину и часто указывает на то, что мочевина является у него главным азотистым экскретом. Но это необязательно так, поскольку возможно наличие аргиназы и при: отсутствии всего цикла.

МОЧЕВИНА У ПОЗВОНОЧНЫХ

Позвоночные животные, выделяющие главным образом мочевину и обладающие для ее синтеза ферментами орнитинового цикла, представлены на рис. 10.14. Некоторое количество мочевины выделяют костистые рыбы, а у пластиножаберных, амфибий и млекопитающих это главный азотистый экскрет. У пластиножаберных (акул и скатов), а также у крабоядной лягушки и целаканта Latimeria мочевина задерживается в организме, играет

важную роль в саморегуляции и поэтому является ценным продуктом обмена. У пластиножаберных мочевина фильтруется в почечном клубочке, но ввиду ее значения для осморегуляции она не должна теряться с мочой; поэтому она возвращается в результате активной реабсорбции в канальцах. У амфибий дело обстоит иначе.

Мочевина фильтруется, и, кроме того, значительное количество ее добавляется к моче путем активной секреции в канальцах. Таким образом, и у пластиножаберных, и у амфибий имеет место активный канальцевый транспорт мочевины, но он идет у этих групп в разных направлениях. Очевидно, насосные механизмы здесь метаболически не идентичны, поскольку опыты с рядом близких друг к другу производных мочевины дают в обеих группаx животных различные результаты (табл. 10.5). Это превосходный пример того, как одна и та же физиологическая функция возникает в двух группах независимо, причем для достижения одной и той же цели (в данном случае для активного транспорта мочевины) не обязательно используются одинаковые механизмы.

У крабоядной лягушки, которая тоже сохраняет мочевину для осморегуляции, активной реабсорбции этого вещества в канальцах

не обнаружено (Schmidt-Nielsen, Lee, 1962). Моча образуется у нее медленно, и почечные канальцы весьма проницаемы для мочевины. Поэтому мочевина диффундирует из канальцевой жидкости

Рис. 10.14. Выделение азота на разных этапах филогенеза позвоночных. Линиям" окружены группы животных, которые выделяют соответственно аммиак, мочевину и мочевую кислоту в качестве основного экскрета. (В. Schmidt-Nielsen, 3972.)

обратно в кровь и оказывается в моче приблизительно в той же концентрации, что и в крови. Таким образом, лишь небольшие количества ее теряются с мочой.

Если у обычных лягушек происходит активная канальцевая секреция мочевины, то почему крабоядная лягушка не использует

Таблица 10.5

Мочевина активно транспортируется почечным канальцем акулы (активная реабсорбция) и лягушки (активная секреция). Но с тремя другими близкими веществами результаты получаются у этих двух видов животных совершенно различными. Это говорит о том, что клеточный механизм транспорта в их почках различен. (В. Schmidt-Nielsen, Rabinovitz, 1964)

такой насос, попросту поменяв его направление на обратное? На этот вопрос ответить нелегко, но, по-видимому, направление активного транспорта - консервативная физиологическая функция, изменить которую непросто. Как мы уже видели, и в коже лягушки, и в почке млекопитающего сохраняется направление активного транспорта хлористого натрия извне внутрь организма. Но в почке млекопитающего направленный внутрь обратный транспорт NaCl из канальцевой жидкости в организм используется в умножающей противоточной системе таким образом, что конечным результатом тем не менее оказывается концентрированная моча.

Обычное представление о выделении мочевины почкой млекопитающего состоит в том, что мочевина фильтруется в клубочке, а затем пассивно проходит по канальцам, хотя некоторая ее доля благодаря высокой способности к диффузии пассивно диффундирует обратно в кровь. Имеются, однако; убедительные доказательства того, что мочевина служит важным элементом умножающей противоточной системы и что способ выделения мочевины является существенным элементом функции почки у млекопитающих.

МОЧЕВИНА И МЕТАМОРФОЗ У АМФИБИЙ

Головастики лягушек и жаб выделяют главным образом аммиак; взрослые животные выделяют мочевину. У лягушки (Rana temporaria), жабы (Bufo bufo), тритона (Triturus uulgaris) и других амфибий при метаморфозе происходит четкий переход от выделения аммиака к экскреции мочевины. Однако южноафриканская шпорцевая лягушка (Xenopus), которая и во взрослом состоянии остается в воде, продолжает выделять аммиак и на этой: :тадии (табл. 10.6).

Переход к выделению мочевины во время метаморфоза у полуназемных амфибий связан; с заметным повышением активности всех ферментов орнитинового цикла в печени (Brown et al., 1959).

Таблица 10.6

Выделение аммиака у наземной жабы Bufo bufo и у полностью водной бесхвостой амфибии Xenopus laevis. Цифры указывают выделение свободного аммиака в процентах от общего количества выделяемых аммиака и мочевины на разных стадиях развития. (Munro, 1953 )

Интересно, что особи водной амфибии Xenopus, извлеченные:на несколько недель из воды, накапливают в крови и тканях мочевину. Накопление мочевины можно вызвать, поместив животных в 0,9%-ный раствор NaCl. Когда взрослых особей содержали вне воды, но в сыром мху (чтобы избежать обезвоживания), концентрация мочевины в крови увеличивалась в 10-.20 раз и достигала почти 100 ммоль/л. После возвращения животных в воду избыточная мочевина выделялась (Balinsky et al, 1961).

У группы особей Xenopus, которые в естественных условиях переживали летнюю засуху в иле около высохшего пруда, концентрация мочевины также была повышена в 15-20 раз. Среди ферментов, участвующих в синтезе мочевины, количество карбамоилфосфатсинтетазы, ответственной за первый этап синтеза (см. рис. 10.13), возросло приблизительно в шесть раз, но активность остальных ферментов цикла не изменилась. Возможно, что синтез карбамоилфосфата является этапом, лимитирующим скорость синтеза мочевины, и увеличение количества этого фермента, вероятно, удерживает аммиак плазмы на низком уровне, когда животные находятся вне воды (Balinsky et al., 1967).

МОЧЕВИНА У ДВОЯКОДЫШАЩИХ РЫБ

У африканской двоякодышащей рыбы Protopterus происходят совершенно такие же изменения, как у амфибий. В обычных условиях, когда такая рыба живет в воде, она выделяет много аммиака

(и некоторое количество мочевины), но когда в период засухи она находится в коконе в засохшем иле, то все азотистые отходы превращаются у нее в мочевину, которая накапливается в крови, где ее концентрация к концу трехлетнего пребывания рыбы в коконе может достигать 3% (500 ммоль/л) (Smith, 1959).

В печени африканской двоякодышащей рыбы обнаружены все пять ферментов орнитинового цикла (Janssens, Cohen, 1966). Уровни двух ферментов, лимитирующих скорость синтеза мочевины, сходны у этой рыбы и у головастика лягушки Rana catesbeiaпа и значительно ниже уровней, найденных у взрослых лягушек. Это согласуется с фактом преимущественного выделения аммиака двоякодышащей рыбой, когда она находится в воде. Однако было вычислено, что того количества ферментов орнитинового цикла, которое содержится в печени двоякодышащей рыбы, не находящейся в спячке, достаточно, чтобы обеспечить накопление мочевины, фактически наблюдаемое во время спячки (Forster, Goldstein, 1966).

У австралийской двоякодышащей рыбы Neoceratodus концентрации ферментов орнитинового цикла невелики, что согласуется с образом жизни этой рыбы: она пользуется легким только как: добавочным органом дыхания и может лишь недолго выживать на воздухе (о дыхании двоякодышащих рыб см. гл. 2). Синтез мочевины в срезах печени австралийской двоякодышащей рыбы идет в сто раз медленнее, чем у африканской. Это опять-таки согласуется с чисто водным образом жизни первой из них (Goldstein et al., 1967).

МОЧЕВАЯ КИСЛОТА

Выделение мочевой кислоты преобладает у насекомых, наземных улиток, большинства рептилий и у птиц. Все это - типично наземные животные, и образование у них мочевой кислоты можно рассматривать как эффективное приспособление, сберегающее воду при жизни на суше. Поскольку мочевая кислота и ее соли очень плохо растворимы в воде (растворимость ее составляет около 6 мг на 1 л воды), реабсорбция воды из мочи ведет к выпадению мочевой кислоты и ее солей в осадок.

МОЧЕВАЯ КИСЛОТА У ПТИЦ И НАСЕКОМЫХ

Полутвердая белая часть птичьего помета представляет собой мочу и состоит главным образом из мочевой кислоты; для выведения азотистых экскретов птицы расходуют очень мало воды, некоторых насекомых уменьшение потерь воды с мочой зашло так далеко, что они вообще не выделяют мочевую кислоту, а откладывают ее в разных частях организма, главным образом в

жировом теле. Поэтому для удаления конечных азотистых продуктов таким формам вода совсем не нужна (Kilby, 1963).

Было высказано предположение, что использование мочевой кислоты в качестве главного экскрета дает птицам еще одно преимущество. Поскольку для образования мочи им нужно мало воды, выделение мочевой кислоты, согласно этому предположению, уменьшает вес тела у летающих птиц. Но это соображение не убедительно, так как птицы, имеющие доступ к воде (как пресноводные, так и морские), часто выделяют большие количества жидкой мочи.

КЛЕЙДОИЧЕСКОЕ ЯЙЦО

Джозеф Нидхем предположил, что разница между теми позвоночными, которые вырабатывают мочевину (млекопитающие и амфибии), и теми, которые продуцируют мочевую кислоту (рептилии и птицы), связана прежде всего со способом размножения. Яйцо амфибии развивается в воде, а эмбрион млекопитающего - в жидкой среде в матке, где отходы метаболизма попадают в кровь матери. С другой стороны, эмбриональное развитие рептилий и птиц происходит в замкнутом, так называемом клейдоическом яйце, которое обменивается с внешней средой только газами, а все экскреты остаются внутри скорлупы. В клейдоическом яйце запас воды очень невелик, а аммиак, разумеется, слишком токсичен, чтобы эмбрион мог выносить его присутствие в больших количествах. Если бы вырабатывалась мочевина, она оставалась бы в яйце и накапливалась в растворенном состоянии. Между тем мочевая кислота может выпадать в осадок и тем самым по существу элиминироваться; это и происходит, когда она откладывается в виде кристаллов в аллантоисе, который, таким образом, служит эмбриональным мочевым пузырем.

МОЧЕВАЯ КИСЛОТА У РЕПТИЛИЙ

Ящерицы и змеи выделяют главным образом мочевую кислоту; многие черепахи выделяют смесь мочевой кислоты и мочевины, а крокодилы - главным образом аммиак (Cragg et al., 1961). Это соответствует общему представлению, что способ экскреции азота тесно связан с количеством доступной воды в окружающей среде.

Крокодилы и аллигаторы выделяют аммиак в моче, где главным катионом является NH4+, а главным анионом - НСО 3 - (Со-ulson et al., 1950; Goulson, Hernandez, 1955). Возможно, что присутствие в моче указанных ионов помогает этим пресноводным

животным лучше удерживать ионы Na + и С1 - , потеря которых с калом, кстати, тоже очень невелика.

Вряд ли можно сомневаться в тесной связи между средой обитания черепах и выделением ими азота. В табл. 10.7 приведен состав проб мочи от восьми видов черепах, полученных из Лондонского зоопарка. У видов с наиболее выраженным водным образом жизни выделяются значительные количества аммиака и мочевины и только следы мочевой кислоты; у наиболее сухопутных форм больше половины азота выводится в виде мочевой кислоты.

Таблица 10.7

Доля азота в моче различных черепах (в процентах от всего выделяемого азота). Формы, в наибольшей степени связанные с водой, почти не выделяют мочевой кислоты, но это вещество доминирует у наземных видов из засушливых областей. Moyle, 1949 )

Сведения о том, выделяют ли черепахи главным образом мочевину или же мочевую кислоту, противоречивы. Дело в том, что различаются не только виды, но и внутри одного вида одни особи могут выделять преимущественно мочевую кислоту, другие - преимущественно мочевину, третьи - смесь обоих веществ Khalil, Haggag, 1955). Даже одна и та же особь может с течением времени перейти от одного соединения к другому. Некоторое

количество выпавшей в осадок мочевой кислоты задерживается в клоаке, а жидкая часть мочи выводится наружу; это делает ненадежным определение образующейся мочевой кислоты путем анализа одной или нескольких проб мочи: при неполном опорожнении клоаки могут получиться совсем низкие цифры, а при такой ее эвакуации, когда выходит осадок, накопившийся за некоторое время, мочевой кислоты окажется слишком много.

У черепахи Testudo mauritanica переход от мочевины к мочевой кислоте и обратно находится, по-видимому, в прямой зависимости от температуры и содержания воды в организме. Выделение мочевой кислоты возрастает при неблагоприятном водном балансе, но механизм, управляющий этим сдвигом биохимической активности, неясен.

В главе 9 мы уже упоминали, что африканская лягушка Chiromantis xerampelina теряет воду через кожу очень медленно, примерно с той же скоростью, что и рептилии. Она сходна с рептилиями и тем, что выделяет в основном мочевую кислоту, а не мочевину, как это обычно свойственно взрослым амфибиям. Эта сенсационный факт, так как он противоречит общепринятому представлению о выделении азота у амфибий. Точность этого сообщения не вызывает сомнений, так как мочевую кислоту определяли в моче Chiromantis специфичным для этого вещества ферментативным методом, и было установлено, что она составляет до 60-75% сухого веса мочи (Loveridge, 1970).

Южноафриканская лягушка Phyllotnedusa sauvagii в этом отношении тоже сходна с рептилиями. Потеря воды через кожу составляет у нее величину того же порядка, что и у рептилий с их сухими покровами, а моча содержит много полутвердого осадка урата (Shoemaker et al., 1972). В форме урата у Phyllomedusa выделяется 80% общего азота, и повышенное потребление воды не изменяет интенсивности образования урата. Этот вид продолжает выделять главным образом мочевую кислоту даже при избытке воды. Когда лягушка нуждается в сохранении воды, экскреция мочевой кислоты (вместо мочевины) приобретает очень большое значение. Вычислено, что если бы экскреторным продуктом у этой лягушки была мочевина, то для образования мочи ей потребовалось бы около 60 мл воды в день на 1 кг веса тела. А между тем, благодаря тому что P. sauvagii выделяет мочевую кислоту, она теряет с мочой всего лишь 3,8 мл воды в день на 1 кг веса тела (Shoemaker, McClanahan, 1975).

АММИАК И ПОЧЕЧНАЯ ФУНКЦИЯ

Из всего сказанного выше может создаться впечатление, что аммиак выделяют главным образом водные животные, но это не совсем верно. Аммиак в норме содержится и в моче наземных животных, где он служит для регуляции рН мочи. Если моча становится кислой из-за выделения кислых продуктов обмена, для нейтрализации добавляется аммиак.

Избыток кислоты обычно образуется при белковом обмене, так как конечным продуктом окисления серусодержащей аминокислоты цистеина является серная кислота. Чем кислее моча, тем больше добавляется аммиака. Аммиак, используемый для нейтрализации кислой мочи, образуется в почках из аминокислоты глутамина. Почки содержат глутаминазу, и она имеется здесь специально для выработки аммиака. Поэтому аммиак в моче млекопитающего прямо не связан с тем аммиаком, который образуется в печени при дезаминировании аминокислот, и в этом смысле его не следует рассматривать как нормальный конечный продукт белкового обмена.

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ И ВЫДЕЛЕНИЕ АЗОТА

Нуклеиновые кислоты содержат две группы азотистых соединений: пурины (аденин и гуанин) и пиримидины (цитозин и тимин). У некоторых животных пурины выделяются в виде мочевой кислоты (которая и сама является пурином); у других животных пуриновая структура расщепляется до ряда промежуточных соединений или до аммиака, причем любое из этих веществ может выводиться из организма.

Метаболическое расщепление пуринов и выделение его конечных продуктов изучены не так тщательно, как обмен белкового 13ота. Важнейшие данные приведены в табл. 10.8. У птиц, наземных рептилий и насекомых пурины расщепляются до мочевой кислоты и последняя выводится из организма. Это те животные, у которых из аминного азота синтезируется мочевая кислота; очевидно, что для животного было бы бессмысленно синтезировать мочевую кислоту и в то же время обладать механизмами ее разложения. Поэтому нельзя ожидать дальнейшего распада пуринов у тех животных, у которых мочевая кислота - конечный продукт белкового обмена.

Среди млекопитающих человек, высшие обезьяны и далматский дог составляют особую группу: они выделяют мочевую кислоту, тогда как остальные млекопитающие выделяют аллантоин. Аллантоин образуется из мочевой кислоты путем одного превращения в присутствии фермента уриказы. У человека и высших обезьян нет этого фермента. Из-за своей малой растворимости мочевая кислота иногда откладывается в организме человека, вызывая припухлость суставов и очень мучительное заболевание -

Таблица 10.8

Азотистые конечные продукты пуринового обмена у разных животных. (Keilin, 1959)

подагру. Если бы у человека сохранился фермент уриказа, подагры не существовало бы.

Хотя далматский дог выделяет гораздо больше мочевой кислоты, чем другие собаки, это не следствие какого-то дефекта метаболизма. Печень всякой собаки содержит уриказу и вырабатывает некоторое количество аллантоина. Но у далматского дога имеется почечный дефект, препятствующий канальцевой реабсорбции мочевой кислоты (которая происходит у других млекопитающих, в том числе у человека); поэтому у дога мочевая кислота теряется с мочой быстрее, чем перерабатывается печенью в аллантоин (Yu et al., I960). Немало данных говорит о том, что мочевая кислота у далматского дога не только фильтруется в клубочке, но и экскретируется путем активного транспорта в канальцах (Keilin, 1959).

Пурины аденин и гуанин сходны по своей структуре с мочевой кислотой: они содержат одно шестичленное кольцо и одно пятичленное. Но пиримидины (цитозин и тимин) представляют собой одиночные шестичленные кольца, содержащие два атома азота. У высших позвоночных пиримидины расщепляются путем разрыва этого кольца с образованием одной молекулы аммиака и одной молекулы β-аминокислоты. Последняя метаболизируется затем по обычной схеме дезаминирования.

Самая поразительная черта обмена нуклеиновых кислот состоит в том, что "высшие" животные, перечисленные в начале табл. 10.8, полностью лишены ферментов, нужных для расщепления

пуринов. Среди "низших" животных мы находим все большее усложнение биохимических и ферментных систем, осуществляющих дальнейшее расщепление пуринов, так что самые "низшие" формы обладают наиболее полным ферментным аппаратом.

ДРУГИЕ АЗОТИСТЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

У пауков главным экскретом является гуанин. По-видимому, он синтезируется из аминного азота, хотя весь путь его образования неизвестен. Некоторые пауки, в том числе птицеядные тарантулы, после приема пищи выделяют более 90% всего азота в форме гуанина (Peschen, 1939). У обыкновенного садового паука Epeira diadema идентификация гуанина была подтверждена весьма специфическим ферментативным методом (Vajropala, 1935).

Гуанин довольно часто встречается и у разнообразных других животных. Например, серебристый блеск рыбьей чешуи обусловлен отложением кристаллов гуанина. Садовая улитка Helix выделяет гуанин, но лишь в пределах около 20% общего количества экскретируемых пуринов, а остальные 80% составляет мочевая кислота. Возможно, что эта фракция - продукт обмена нуклеиновых кислот, а мочевая кислота образуется в результате белкового обмена.

Аминокислоты не занимают важного места среди продуктов азотистого обмена, но в небольших количествах они содержатся в моче многих животных. Казалось бы, животному выгоднее дезаминировать аминокислоту, выделять аммиак обычным путем и использовать образующуюся органическую кислоту в энергетическом обмене. Но поскольку аминокислоты играют лишь незначительную роль в выделении азота, этот вопрос не будет здесь обсуждаться.

ТЕОРИЯ РЕКАПИТУЛЯЦИИ

Обычно считали, что выделение азота у развивающегося куриного эмбриона изменяется во времени и проходит через ряд пиков: вначале основным продуктом является аммиак, затем мочевина и, наконец, мочевая кислота. Предполагалось, что такое развитие рекапитулирует этапы эволюции, которая у птиц заканчивается выделением мочевой кислоты. Как сообщалось, образование аммиака у куриного зародыша достигает максимума через 4 дня, мочевины - через 9 дней и мочевой кислоты - через 11 дней после начала инкубации (Baldwin, 1949).

Более новые работы говорят о том, что выделение азота у куриного эмбриона резко отличается от этой ранее описанной картины (Clark, Fischer, 1957). Все три главных экскреторных продукта- аммиак, мочевина и мочевая кислота - образуются и присутствуют с самого начала эмбрионального развития. К концу

периода инкубации мочевой кислоты становится намного больше, чем остальных двух продуктов. Однако количество мочевины и аммиака продолжает расти на протяжении всей инкубации, и ко времени вылупления оба вещества содержатся примерно в одинаковых количествах. К концу инкубации количество выделяемого азота достигает 40 мг, из которых 23% делятся поровну между мочевиной и аммиаком, а остальное представлено мочевой кислотой (рис. 10.15).

В чем причина расхождения в полученных результатах? Прежние данные могли быть менее точными из-за более примитивных методов анализа, но этим вряд ли можно объяснить наблюдавшиеся отдельные пики. Главная причина состоит просто в том, что результаты выражались в количествах каждого экскреторного продукта на единицу веса зародыша. А поскольку зародыш непрерывно и чем дальше, тем быстрее увеличивается в размерах,

то при делении количества каждого вещества на вес эмбриона создается искусственный пик.

На самом деле все три экскреторных продукта присутствуют с самого начала и на протяжении эмбрионального развития их становится постепенно все больше, но после 10-го дня инкубации количество аммиака возрастает незначительно. Мочевина, вырабатываемая зародышем, синтезируется не из азота аминокислот в цикле орнитина, а в результате воздействия аргиназы на аргинин (Eakin, Fisher, 1958). Таким образом, ни образование аммиака, ни синтез мочевины в курином эмбрионе не подтверждают представление о том, что онтогенез биохимических механизмов повторяет эволюционную историю выделения азота.

Мы рассмотрели разнообразные органы выделения и описали их общие особенности. Эти органы удаляют отходы метаболизма, помогают поддерживать нужные концентрации солей и других растворенных веществ и регулируют содержание воды в организме, тщательно сохраняя воду, если ее в организме мало, и выводя ее избыточные количества.

Убедительные данные показывают, однако, что это не всегда верно, Некоторые исследователи (например, Costa et al., 1968, 1974) сообщают об образовании газообразного азота у млекопитающих, получающих большие количества белка. Эти сведения должны изменить некоторые из наших представлений о белковом обмене и конечных азотистых продуктах.

По-гречески kleisto - замкнутый, от kleis - ключ.

Два описанных здесь вида лягушек обитают в сухих, полупустынных местностях. - Прим. ред.

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.