Задание к занятию №12.
Тема: Обмен и функции нуклеопротеинов.
Актуальность темы:
Врач должен знать, что нуклеиновые кислоты – это важнейший компонент всех живых организмов. С участием нуклеиновых кислот происходит образование белков, являющихся материальной основой всех жизненных процессов. Каждый живой организм содержит свои специфические белки, которыми он отличается от других организмов. Информация, определяющая особенность структуры белков, ''записана'' в ДНК и передается в ряду поколений молекулами ДНК. РНК являются обязательными и первостепенными компонентами биосинтеза белков. Одним из конечных продуктов распада пуриновых нуклеотидов является мочевая кислота, определение которой имеет большое клиническое значение. Врачу необходимо знать, что причины многих заболеваний связаны с нарушением обмена нуклеотидов.
Учебные и воспитательные цели:
- Общая цель занятия
научить использовать знания об обмене нуклеотидов в практической деятельности врача.
- Частные цели
уметь определять количество мочевой кислоты в моче, а также проводить качественную реакцию на мочевую кислоту (мурексидная проба).
1. Входной контроль знаний:
1.1. Тесты.
1.2. Устный опрос.
1.3. Реферативные сообщения.
2. Основные вопросы темы:
2.1. Переваривание и всасывание нуклеопротеинов.
2.2. Распад пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов до конечных продуктов в тканях.
2.3. Биосинтез пуриновых, пиримидиновых нуклеотидов в тканях.
2.4. Заболевания, связанные с нарушением обмена нуклеотидов: подагра, синдром Леша-Нихена.
3. Лабораторно-практические работы:
3.1. Определить количество мочевой кислоты в моче.
3.2. Провести качественную реакцию на мочевую кислоту (мурексидная проба).
Выходной контроль
4.1. Ситуационные задачи.
5. Литература:
5.1. Материал лекций.
5.2. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. М.: «Медицина», 1990г., с. 369-376, 390-393.
5.3. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. М.: «Медицина», 2004г., с. 464-477, 498-503.
5.4. Кушманова О.Д., Ивченко Г.М. Руководство к лабораторным занятиям по биологической химии. М.:
Медицина, 1983г., раб.81.
2. Основные вопросы темы
2.1. Переваривание и всасывание нуклеопротеинов.
Нуклеопротеины – сложные белки, состоящие из белков и нуклеиновых кислот. Существует два типа нуклеопротеинов, которые отличаются друг от друга по составу, размерам и физико-химическим свойствам: дезоксирибонуклеопротеины (ДНП) и рибонуклеопротеины (РНП).
Нуклеопротеины пищи подвергаются перевариванию в ЖКТ, образуя ряд низкомолекулярных продуктов, всасывающихся в тонком кишечнике.
1 этап – это отщепление нуклеиновой кислоты от белковой части нуклеопротеина. Этот разрыв связи между белком и простетической группой происходит как в желудке, так и в кишечнике. В желудке этот процесс происходит под действием пепсина, в кишечнике – под действием трипсина. Затем белок в ЖКТ подвергается обычным превращениям.
Расщепление нуклеиновых кислот, содержащихся в пище, происходит в результате переваривания в тонком кишечнике под действием нуклеаз: РНК-азы и ДНК-азы. Всасывание продуктов гидролиза нуклеиновых кислот происходит в виде нуклеотидов и нуклеозидов, а также в виде азотистых оснований, пентозы и остатка фосфорной кислоты.
2.2. Распад пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов до конечных продуктов в тканях.
Распад пуриновых нуклеотидов.
Аденозин и гуанозин, которые образуются при гидролизе пуриновых нуклеотидов, подвергаются ферментативному распаду с образованием конечного продукта – мочевой кислоты, которая выводится с мочой из организма.
Распад пиримидиновых нуклеотидов.
Начальные этапы этого процесса катализируются специфическими ферментами. Конечные продукты: СО2, NН3, мочевина, β-аланин, β-аминоизомасляная кислота. β-аланин используется для синтеза дипептидов мышц – карнозина и ансерина или выделяется с мочой.
2.3. Биосинтез пуриновых, пиримидиновых нуклеотидов в тканях.
Биосинтез пуриновых мононуклеотидов.
Первоначальным соединением синтеза служит Д-рибозо-5-фосфат, который является продуктом пентозофосфатного цикла и на который переносится пирофосфатная группа АТФ. Образовавшийся 5-фосфорибозил-1-пирофосфат (ФРПФ) взаимодействует с глутамином, который является донором NН2-группы в результате чего образуется β-5-фосфорибозил-амин. Эта стадия становится ключевой в синтезе пуринов. Затем присоединяется молекула глицина к свободной NН2-группе β-5-фосфорибозил-амина с образованием глицинамидрибонуклеотида. Еще через несколько стадий образуется первый пуриновый нуклеотид инозинмонофосфат (ИМФ), из которого затем синтезируются остальные нуклеозидфосфаты.
Схема:
Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов
Первоначальными соединениями этого процесса являются карбамоилфосфат и аспарагиновая кислота. Из них через длинную цепь реакций образуется уридинмонофосфат (УМФ) и остальные пиримидиновые нуклеотиды.
2.4. Заболевания, связанные с нарушением обмена нуклеотидов: подагра, синдром Леша-Нихена.
Гиперурикемия – повышение в плазме крови концентрации мочевой кислоты. Вследствие гиперурикемии может развиться подагра.
Подагра – заболевание, вызванное нарушением обмена нуклеиновых кислот. В хрящах, сухожилиях, в суставных сумках, иногда в почках, коже, мышцах откладываются кристаллы мочевой кислоты и уратов. Вокруг этих отложений образуется воспаление и грануляционный вал, который окружает омертвевшую ткань, при этом образуются подагрические узлы - тофусы (в суставах пальцев рук, ног, в хрящах ушной раковины), что сопровождается деформацией и болезненностью пораженных суставов. К характерным признакам подагры относятся повторяющиеся приступы острого воспаления суставов (чаще всего мелких) – острого подагрического артрита. Обычно больные склонны к атеросклерозу и гипертонии. В их крови наблюдается большая концентрация мочевой кислоты – гиперурикемия. В течение нескольких дней перед приступом подагры увеличивается выделение воды и хлорида натрия с мочой, т.е. сдвигается водно-солевой баланс. Вследствие этого возрастает концентрация мочевой кислоты в крови и отложение ее в тканях. Как правило, подагра генетически детерминирована и носит семейный характер. Она вызвана нарушениями в работе фосфорибозилдифосфата (ФРДФ) синтетазы или гипоксантингуанин- или аденинфосфорибозилтрансфераз. К другим характерным проявлениям относят нефропатию, при которой наблюдают образование уратных камней в мочевыводящих путях.
Синдром Леша-Нихена – тяжелая форма гиперурикемии, которая наследуется как рецессивный признак, сцепленный с Х-хромосомой. Проявляется только у мальчиков. Кроме симптомов подагры наблюдаются церебральные параличи, нарушение интеллекта, попытки наносить себе раны (укусы губ, пальцев). Связана болезнь с дефектом фермента гипоксантин-гуанин-фосфорибозилтрансферазы, которая катализирует превращение гипоксантина и гуанина в гуанинимонофосфат (ГМФ), поэтому они превращаются в мочевую кислоту. В первые месяцы жизни неврологические расстройства не обнаруживаются, но на пеленках отмечают розовые пятна, вызванные присутствием в моче кристаллов мочевой кислоты. При отсутствии лечения больные погибают в возрасте до 10 лет из-за нарушения функции почек.
Основной препарат для лечения гиперурикемии – аллопуринол (структурный аналог гипоксантина).
3. Лабораторно-практические работы:
3.1. Определить количество мочевой кислоты в моче.
3.2. Качественная реакция на мочевую кислоту – мурексидная проба.
Реакция на мочевую кислоту – мурексидная проба основана на образовании мурексида – аммонийной соли пурпурной кислоты, окрашенной в пурпурно-красный цвет. Мочевая кислота при окислении переходит в диалуровую кислоту и аллоксан, которые превращаются в аллоксан. При действии аммиака на аллоксантин образуется пурпурная кислота, аммонийная соль которой (мурексид) обладает ярко-красным цветом, а калиевая – сине-фиолетовым.
К нескольким кристаллам сухой мочевой кислоты на фарфоровой чашке прибавляют 1-2 капли конц. азотной кислоты. Осторожно выпаривают на слабом огне досуха. Следует избегать сильного нагревания из-за обугливания мочевой кислоты. Если коричнево-красный остаток, содержащий продукты окисления мочевой кислоты, смочить по остывании аммиаком, то получается красивое пурпурно-красное окрашивание вследствие образования мурексида (аммонийной соли пурпуровой кислоты). Если вместо аммиака смочить остаток едким калием, цвет осадка – сине-фиолетовый.
При нагревании окраска исчезает. Этой реакцией пользуются для открытия мочевой кислоты в мочевых камнях.