מערכת ההפרשה של דו-חיים בוגריםמיוצג על ידי זוג כליות תא המטען - mesonephros, הממוקמות בצדי החלק הקודש של עמוד השדרה, אך בניגוד לדגים, אין להן צורה דמוית סרט, אלא סגלגלה וקומפקטית מאוד. השופכן הוא הצינור הוולפיאני (אצל זכרים הוא משמש גם כדפרנס), שזורם לתוך הקלואקה. בצורות יבשתיות גבוהות יותר, שלפוחית השתן הנרחבת נפתחת אל תוך הקלואקה, שם נכנס שתן מהקלואקה ונאגר באופן זמני. כאשר השלפוחית עולה על גדותיה, היא מרוקנת את תוכנה לאותה קלואקה, ומשם מופרש שתן.
כליות דו-חיים מסירות חומרי פסולת מהדם ושומרות על איזון מים-מלח (שיווי משקל). מספר הנפרונים בכליה תלוי עד כמה החיה קשורה למים. בדו-חיים זנב מימיים בעיקר, יש כ-400 - 500 נפרונים בשתי הכליות, ובדו-חיים חסרי זנב - בערך 2000. זה מוסבר על ידי העובדה שהמימיים דו-חיים מפרישים חלק מהמוצרים המטבוליים שלהם דרך הזימיםוכיסויי גוף לתוך המים שמסביב. התוצר הסופי של חילוף החומרים בחנקן בדו-חיים הוא אוריאה.
עודפי מים מוסרים דרך הכליות, החודרים לגוף החיה דרך העור, בעוד מלחים נספגים מחדש (נספגים מחדש) מהשתן, כך שרוב היונים - עד 99% - חוזרים לדם.
בזחלי דו-חיים מימיים, התוצר העיקרי של חילוף החומרים בחנקן אינו אוריאה, אלא אמוניה, המופרשת בתמיסה דרך הזימים והעור.
מערכת רבייה. מערכת הרבייה הגברית מיוצגת על ידי שני אשכים מעוגלים הממוקמים ליד הכליות (374) ותלויים על המזנטריה. דו-חיים מאופיינים בנוכחות גופי שומן בצורות שונות הממוקמים מעל האשכים. גופים אלו משמשים מקור תזונה לזרע, ולכן בסתיו גופי השומן גדולים בהרבה מאשר באביב, כאשר נוצרים גמטות רבות.
דרך צינוריות זרע דקות רבות הנמשכות מהאשך, תוצרי רבייה עוברים בחלק הקדמי של הכליה ונכנסים לצינור הוולפי, אשר אצל דו-חיים (כמו גם בדגים סחוסים) משלב את תפקידי השופכן והדפרנס. צינורות הוולפיאן מתרוקנים לתוך הקלואקה, אך זמן קצר לפני כל אחד מהם יוצרים שלוחה קטנה - שלפוחית הזרע, שבה מצטבר זרע זמנית. כמו האשכים וגופי השומן, שלפוחיות הזרע מתכווצות מחוץ לעונת הרבייה. לדו-חיים אין צינורות רבייה משלהם במערכת הרבייה הזכרית; לרוב המינים חסרים גם איברים זומלים.
מערכת הרבייה הנשית נוצרת על ידי שתי שחלות התלויות על המזנטריה, מעליהן שוכנים גופי שומן (375). גודל השחלות משתנה באופן משמעותי בהתאם לעונה, ועולה משמעותית במהלך עונת הרבייה. באביב השחלות גדולות במיוחד, מבעד לדופן הדק ניתן לראות ביצים גדולות עשירות בחלמון.
ביציות בוגרות עוזבות את השחלה דרך קרע בקרום הזקיק ומגיעות אל חלל הגוף, משם הן נכנסות למשפך של הביצית. אצל דו-חיים נקבות, האובידוקט הוא הצינור המולר המזווג, הנפתח בקצהו האחד (משפך) אל חלל הגוף, ובשני אל הקלואקה. בעונת הרבייה, הביציות מתארכות מאוד ודפנותן מתעבות.
דו-חיים רבים מתאפיינים בהתנהגות הזדווגות, המלווה לרוב באותות קוליים (הזכרים של חלק מהצפרדעים יכולים להשמיע קולות חזקים ביותר). זה הכרחי כדי לעורר שחרור בו זמנית של מוצרי רבייה משותפים מיניים. ההפריה יכולה להיות פנימית או חיצונית.
התפתחותם של רובם המכריע של הדו-חיים מתרחשת במים; מינים מסוימים הסתגלו לשאת ביצים מופרות בגופם. ביצים מכילות חלמון מועט יחסית (ביצים מסוליציטליות), ולכן מתרחש מחשוף רדיאלי, כלומר, תלמים מחשופים עוברים דרך כל הביצה במהלך חלוקת הבלסטומר.
דו-חיים מאופיינים בהתפתחות עם מטמורפוזה, כאשר מהביצה יוצא זחל, שבארגון שלו קרוב הרבה יותר לדגים מאשר לדו-חיים בוגרים. יש לו צורה דמוית דג אופיינית, ולכן הוא נע באמצעות כיפופי הגוף. איברי הנשימה משמשים תחילה כזימים חיצוניים, שהם יציאות של העור; מאוחר יותר פורצים חרכי זימים, פותחים את הזימים הפנימיים, ולאחר מכן מצטמצמים הזימים החיצוניים. גפיים נעדרות בשלבים המוקדמים. אצל דו-חיים זנב הזימים החיצוניים מתפקדים לאורך כל תקופת הזחלים, אך הפנימיים אינם מתפתחים.
במהלך התפתחותם של זחלים דו-חיים, המערכות הפנימיות שלו משוחזרות: מערכת הנשימה, מחזור הדם, ההפרשה והעיכול.. גפיים מתפתחות בהדרגה. המטמורפוזה מסתיימת בהיווצרות עותק מיניאטורי של הפרט הבוגר; בבעלי חיים חסרי זנב, הזנב מצטמצם.
אמביסטומות מאופיינות בניאוטניה, כלומר מתרבים עם זחלים, שבמשך זמן רב טעו בטעות כמין עצמאי, וזו הסיבה שיש להם שם משלהם - אקסולוטל. זחל כזה גדול יותר מאשר מבוגר. קבוצה מעניינת נוספת של דו-חיים היא פרוטאות, שחיות באופן קבוע במים ושומרות על זימים חיצוניים לאורך כל חייהם, כלומר, הם שומרים על מאפיינים של זחל.
חילופי חנקן- קבוצה של טרנספורמציות כימיות, תגובות של סינתזה ופירוק של תרכובות חנקן בגוף; חלק בלתי נפרד מחילוף החומרים והאנרגיה. המושג "מטבוליזם של חנקן" כולל את חילוף החומרים של חלבונים (מערכת התמורות הכימיות בגוף החלבונים ותוצרי חילוף החומרים שלהם), כמו גם את חילוף החומרים של פפטידים, חומצות אמינו, חומצות גרעין, נוקלאוטידים, בסיסים חנקניים, סוכרי אמינו (ראה. פחמימות),מכיל חנקן ליפידים, ויטמינים, הורמונים ותרכובות אחרות המכילות חנקן.
גופם של בעלי חיים ובני אדם מקבל חנקן נטמע מהמזון, שבו המקור העיקרי לתרכובות חנקניות הוא חלבונים ממקור מן החי והצומח. הגורם העיקרי בשמירה על מאזן החנקן - מצב החנקן שבו כמות החנקן פנימה והחוצה זהה - הוא אספקה נאותה של חלבון מהמזון. בברית המועצות, צריכת החלבון היומית למבוגר נקבעת על 100 G, או 16 Gחנקן חלבון, עם צריכת אנרגיה 2500 קק"ל. מאזן החנקן (ההבדל בין כמות החנקן החודרת לגוף עם המזון לבין כמות החנקן המופרשת מהגוף בשתן, בצואה ובזיעה) הוא אינדיקטור לעוצמת החנקן. באורגניזם. רעב או תזונה לא מספקת של חנקן מביאים למאזן חנקן שלילי, או מחסור בחנקן, שבו כמות החנקן המופרשת מהגוף עולה על כמות החנקן הנכנסת לגוף עם המזון. מאזן חנקן חיובי, בו כמות החנקן המוכנסת למזון עולה על כמות החנקן המופרשת מהגוף, נצפה במהלך תקופת הצמיחה של הגוף, במהלך תהליכי התחדשות הרקמות וכו'. מצב א.ו. תלוי במידה רבה באיכות חלבון המזון, אשר, בתורו, נקבע על ידי הרכב חומצות האמינו שלו, ומעל לכל, הנוכחות של חומצות אמינו חיוניות.
מקובל בדרך כלל שבבני אדם ובעלי חוליות א.ו. מתחיל בעיכול תרכובות חנקן במזון במערכת העיכול. פירוק חלבון מתרחש בקיבה בהשתתפות אנזימים פרוטאוליטיים במערכת העיכול טריפסין וגסטריצין (ראה. פרוטאוליזה ) עם היווצרות אפטידים, אוליגופפטידים וחומצות אמינו בודדות. מהקיבה, מסת המזון חודרת לתריסריון ולחלקים הבסיסיים של המעי הדק, שם הפפטידים עוברים פירוק נוסף, מזורז על ידי אנזימי מיץ הלבלב טריפסין, כימוטריפסין ו-carboxypeptidase ואנזימי מיץ המעיים אמינופפטידאזים ודיפפפטאזים (ראה. אנזימים). יחד עם פפטידים. חלבונים מורכבים (לדוגמה, נוקלאופרוטאין) וחומצות גרעין מתפרקים במעי הדק. גם למיקרופלורה של המעי תרומה משמעותית לפירוק ביו-פולימרים המכילים חנקן. אוליגופפטידים, חומצות אמינו, נוקלאוטידים, נוקלאוזידים ועוד נספגים במעי הדק, נכנסים לדם ונישאים בכל הגוף. גם חלבוני רקמות הגוף, בתהליך של חידוש מתמיד, עוברים פרוטאוליזה בהשפעת פרוטאזות רקמות (פפטידאזות וקתפסינים), ותוצרי הפירוק של חלבוני הרקמה נכנסים לדם. חומצות אמינו יכולות לשמש לסינתזה חדשה של חלבונים ותרכובות אחרות (בסיסי פורין ופירימידין, נוקלאוטידים, פורפירינים וכו'), להפקת אנרגיה (לדוגמה, באמצעות הכללה במחזור החומצה הטרי-קרבוקסילית) או שניתן לפרק אותן עוד יותר ליצירת סופיות מוצרים A. o., בכפוף להפרשה מהגוף.
חומצות אמינו הכלולות בחלבוני מזון משמשות לסינתזה של חלבונים באיברים ורקמות הגוף. הם גם מעורבים ביצירת תרכובות ביולוגיות חשובות רבות אחרות: נוקלאוטידים פורין (גלוטמין, גליצין, חומצה אספרטית) ונוקלאוטידים של פירמידין (גלוטמין, חומצה אספרטית), סרוטונין (טריפטופן), מלנין (פניל אלפנין, טירוזין), היסטמין (היסטידין) , אדרנלין, נוראפינפרין, טיראמין (טירוזין), פוליאמינים (ארגינין, מתיונין), כולין (מתיונין), פורפירינים (גליצין), קריאטין (גליצין, ארגינין, מתיונין), קו-אנזימים, סוכרים ופוליסכרידים, שומנים וכו'. התגובה הכימית החשובה ביותר לגוף, שבה משתתפות כמעט כל חומצות האמינו, היא טרנסאמינציה, המורכבת מהעברה אנזימטית הפיכה של קבוצת חומצות האמינו a-אמינו לאטום הפחמן של חומצות קטו או אלדהידים. טרנסאמינציה היא תגובה בסיסית בביוסינתזה של חומצות אמינו לא חיוניות בגוף. הפעילות של אנזימים המזרזים תגובות טרנסאמינציה היא אמינוטרנספראזות - בעל משמעות קלינית ואבחנתית רבה.
פירוק חומצות אמינו יכול להתרחש בכמה מסלולים שונים. ניתן לבצע דה-קרבוקסילציה של רוב חומצות האמינו על ידי אנזימי דקרבוקסילאז ליצירת אמינים ראשוניים, אשר לאחר מכן ניתן לחמצן בתגובות המזוזות על ידי מונואמין אוקסידאז או דיאמין אוקסידאז. כאשר אמינים ביוגניים (היסטמין, סרוטונין, טירמין, חומצה g-aminobutyric) מתחמצנים על ידי אוקסידאזות, נוצרים אלדהידים, אשר עוברים טרנספורמציות נוספות, ו אַמוֹנִיָה, המסלול העיקרי לחילוף חומרים נוסף שלו הוא היווצרות של אוריאה.
מסלול עיקרי נוסף לפירוק חומצות אמינו הוא דמינציה חמצונית עם היווצרות אמוניה וחומצות קטו. דמינציה ישירה של חומצות אמינו L בגוף של בעלי חיים ובני אדם מתנהלת באיטיות רבה, למעט חומצה גלוטמית, אשר עוברת דמינציה אינטנסיבית בהשתתפות האנזים הספציפי גלוטמט דהידרוגנאז. טרנסאמינציה ראשונית של כמעט כל חומצות האמינו ודמינציה נוספת של החומצה הגלוטמית המתקבלת לחומצה א-קטוגלוטרית ואמוניה היא המנגנון העיקרי לדמינציה של חומצות אמינו טבעיות.
התוצר של מסלולים שונים של פירוק חומצות אמינו הוא אמוניה, שיכולה להיווצר גם כתוצאה מחילוף החומרים של תרכובות המכילות חנקן אחרות (למשל, במהלך דמינציה של אדנין, שהוא חלק מ-Nicotinamide adenine dinucleotide - NAD). הדרך העיקרית לקשירת ולנטרל אמוניה רעילה בבעלי חיים ureotelic (בעלי חיים שבהם התוצר הסופי של אמוניה הוא אוריאה) היא מה שנקרא מחזור אוריאה (מילה נרדפת: מחזור אורניתין, מחזור קרבס-הנסלייט), המתרחש בכבד. זהו רצף מחזורי של תגובות אנזימטיות, כתוצאה מכך אוריאה מסונתזת ממולקולה של אמוניה או חנקן האמיד של גלוטמין, קבוצת האמינו של חומצה אספרטית ופחמן דו חמצני. עם צריכה יומית של 100 Gחלבון, ההפרשה היומית של אוריאה מהגוף היא כ-30 G. בבני אדם ובבעלי חיים גבוהים יותר, קיימת דרך נוספת לנטרל אמוניה - סינתזה של אמידים של חומצות דיקרבוקסיליות אספרגן וגלוטמין מחומצות האמינו המקבילות. בבעלי חיים אוריקוטיים (זוחלים, ציפורים), התוצר הסופי של A. o. היא חומצת שתן.
כתוצאה מפירוק חומצות גרעין ונוקלאופרוטאין במערכת העיכול, נוצרים נוקלאוטידים ונוקלאוזידים. אוליגו- ומונו-נוקלאוטידים בהשתתפות אנזימים שונים (אסטראזות, נוקלאוטידאזות, נוקלאוזידאזות, פוספורילאזות) מומרים לאחר מכן לבסיסי פורין ופירימידין חופשיים.
הפירוק הנוסף של בסיסי הפורין אדנין וגואנין מורכב מפירוק הידרוליטי שלהם בהשפעת האנזימים אדנאז וגואנאז ליצירת היפוקסנטין (6-הידרוקסיפורין) וקסנטין (2,6-דיאוקסיפורין), בהתאמה, אשר מומרים לאחר מכן לשתן. חומצה בתגובות המזוזות על ידי קסנטין אוקסידאז. חומצת שתן היא אחד מהתוצרים הסופיים של A.o. והתוצר הסופי של חילוף החומרים של פורין בבני אדם מופרש מהגוף בשתן. לרוב היונקים יש את האנזים אוריקאז, המזרז את ההמרה של חומצת שתן לאלנטואין המופרש.
הפירוק של בסיסי פירמידין (אורציל, תימין) מורכב מהפחתתם עם היווצרות נגזרות של דיהידרו והידרוליזה שלאחר מכן, וכתוצאה מכך נוצרת חומצה b-ureidopropionic מאורציל, וממנה אמוניה, פחמן דו חמצני ו-b-alanine, ומתימין - חומצה b-aminoisobutyric, פחמן דו חמצני ואמוניה. ניתן לשלב עוד יותר פחמן דו חמצני ואמוניה באוריאה דרך מחזור האוריאה, ו-b-alanine מעורב בסינתזה של התרכובות הפעילות הביולוגיות החשובות ביותר - הדיפפטידים המכילים היסטידין קרנוזין (b-alanyl-L-histidine) ו-אנסרין ( b-alanyl-N-methyl-L- histidine), נמצא בהרכב של חומרים מחלצים של שרירי השלד, כמו גם בסינתזה של חומצה פנטותנית וקו-אנזים A.
לפיכך, התמורות השונות של התרכובות החנקניות החשובות ביותר בגוף מחוברות זו לזו לחילופין אחד. תהליך מורכב של A.o. מווסת ברמות המולקולריות, התאיות והרקמות. תקנה של א.ו. בכל האורגניזם מכוון להתאים את העוצמה של A. o. לשינוי תנאים סביבתיים ופנימיים ומתבצע על ידי מערכת העצבים הן ישירות והן על ידי השפעה על הבלוטות האנדוקריניות.
אצל מבוגרים בריאים, תכולת תרכובות החנקן באיברים, ברקמות ובנוזלים ביולוגיים היא ברמה קבועה יחסית. עודף חנקן מהמזון מופרש בשתן ובצואה, ובמידה וקיים מחסור בחנקן במזון, ניתן לכסות את צרכי הגוף עבורו באמצעות שימוש בתרכובות חנקן ברקמות הגוף. יתר על כן, ההרכב שֶׁתֶן משתנה בהתאם למאפיינים של A. o. ומצב מאזן החנקן. בדרך כלל, עם תזונה קבועה ותנאים סביבתיים יציבים יחסית, משתחררת מהגוף כמות קבועה של תוצרי קצה חומצות אמינו, והתפתחות מצבים פתולוגיים מביאה לשינוי חד בו. שינויים משמעותיים בהפרשת תרכובות חנקן בשתן, בעיקר הפרשת אוריאה, ניתן להבחין בהיעדר פתולוגיה במקרה של שינוי משמעותי בתזונה (למשל, בעת שינוי כמות החלבון הנצרכת), וריכוז של שאריות חנקן (ראה. שאריות חנקן ) שינויים מעטים בדם.
כשלומדים א.ו. יש צורך לקחת בחשבון את ההרכב הכמותי והאיכותי של המזון הנצרך, ההרכב הכמותי והאיכותי של תרכובות חנקן המופרשות בשתן ובצואה ונכללות בדם. למחקר א.ו. להשתמש בחומרים חנקניים המסומנים ברדיונוקלידים של חנקן, זרחן, פחמן, גופרית, מימן וחמצן, ולנטר את נדידת התווית והכללתה בתוצרים הסופיים של חומצת האמינו. חומצות אמינו מסומנות נמצאות בשימוש נרחב, למשל 15 N-גליצין, המוכנסות לגוף עם מזון או ישירות לדם. חלק ניכר מהחנקן גליצין המסומן במזון מופרש בשתן כחלק מאוריאה, והחלק השני של התווית חודר לחלבוני רקמה ומופרש מהגוף באיטיות רבה. ביצוע מחקר על A.o. הכרחי לאבחון מצבים פתולוגיים רבים ומעקב אחר יעילות הטיפול, כמו גם לפיתוח תוכניות תזונה רציונליות, כולל. תרופתי (ראה תזונה רפואית ).
פתולוגיה של א.ו. (עד מאוד משמעותי) נגרם מחלבון. הסיבה לכך עשויה להיות תת תזונה כללית, מחסור ממושך בחלבון או חומצות אמינו חיוניות בתזונה, מחסור בפחמימות ושומנים המספקים אנרגיה לתהליכי הביוסינתזה של חלבונים בגוף. חלבון עלול להיגרם על ידי הדומיננטיות של תהליכי פירוק חלבון על פני הסינתזה שלהם לא רק כתוצאה ממחסור במזון של חלבון וחומרי תזונה חיוניים אחרים, אלא גם במהלך עבודת שרירים כבדה, פציעות, תהליכים דלקתיים ודיסטרופיים, איסכמיה, זיהום, א. פגם בתפקוד הטרופי של מערכת העצבים, מחסור בהורמונים אנבוליים (הורמון גדילה, הורמוני מין, אינסולין), סינתזה מוגזמת או עודף אספקה של הורמונים סטרואידים מבחוץ וכו'. פגיעה בספיגת חלבון בפתולוגיות של מערכת העיכול (פינוי מואץ של מזון מהקיבה, מצבי היפו-חומצה, חסימה של צינור ההפרשה של הלבלב, היחלשות תפקוד ההפרשה ותנועתיות מוגברת של המעי הדק עם דלקת מעיים ואנטירוקוליטיס, הפרעה של תהליך הספיגה במעי הדק וכו') יכול גם להוביל למחסור בחלבון. חלבון מוביל לחוסר קואורדינציה של A.o. ומאופיין במאזן חנקן שלילי בולט.
ידועים מקרים של הפרעה בסינתזה של חלבונים מסוימים (ראה. אימונופתולוגיה, אנזימפטיות), כמו גם סינתזה גנטית של חלבונים לא תקינים, למשל מתי המוגלובינופתיה, מיאלומה נפוצה (ראה hemoblastoses paraproteinemic ) וכו.
הפתולוגיה של A.o., המורכבת מהפרה של חילוף החומרים של חומצות אמינו, קשורה לעתים קרובות לאנומליות בתהליך הטרנסאמינציה: ירידה בפעילות של aminotransferases במהלך hypo- או avitaminosis B6, הפרה של הסינתזה של אלה. אנזימים, מחסור בחומצות קטו לטרנסאמינציה עקב עיכוב של מחזור החומצות הטריקרבוקסיליות בזמן היפוקסיה וסוכר וכו'. ירידה בעוצמת הטרנסאמינציה מובילה לעיכוב של דהמינציה של חומצה גלוטמית, אשר, בתורה, מובילה לעלייה בשיעור החנקן של חומצת אמינו בשארית החנקן בדם (hyperaminoacidemia), hyperazotemia כללית ו-aminoaciduria. Hyperaminoacidemia, aminoaciduria ואזוטמיה כללית אופייניות לסוגים רבים של פתולוגיה של A.o. עם נזק נרחב לכבד ומצבים אחרים הקשורים לפירוק חלבון מסיבי בגוף, תהליכי הדמינציה של חומצות אמינו ויצירת אוריאה מופרעים באופן שריכוז החנקן שיורי ותכולת החנקן חומצת אמינו בו עולה. על רקע ירידה בתכולה היחסית של חנקן אוריאה בשארית החנקן (מה שנקרא אזוטמיה ייצור).
אזוטמיה פרודוקטיבית, ככלל, מלווה בהפרשה של עודף חומצות אמינו בשתן, שכן גם במקרה של תפקוד כליות תקין, סינון חומצות אמינו בגלומרולי הכליות מתרחש בצורה אינטנסיבית יותר מאשר ספיגתן מחדש בצינוריות. מחלות כליות, חסימה של דרכי השתן ופגיעה במחזור הכליות מובילים להתפתחות של אזוטמיה שימור, המלווה בעלייה בריכוז החנקן שיורי בדם עקב עלייה בתכולת האוריאה בדם (ראה. אי ספיקת כליות ). פצעים נרחבים, חמורים וזיהומים, פגיעה בעצמות ארוכות, בחוט השדרה ובמוח, מחלת Itsenko-Cushing ומחלות קשות רבות אחרות מלוות באמינואידוריה. זה אופייני גם למצבים פתולוגיים המתרחשים עם שיבוש תהליכי ספיגה חוזרת באבוביות הכליה: מחלת וילסון-קונובלוב (ראה. ניוון כבד של המוח ), Fanconi nephronophthisis (ראה. מחלות דמויות רככת ) ואחרות. מחלות אלו שייכות להפרעות רבות שנקבעו גנטית של A.o. הפרעה סלקטיבית של ספיגה חוזרת של ציסטין וציסטינוריה עם הפרעה כללית של חילוף החומרים של ציסטין על רקע של אמינואצידוריה כללית מלווה מה שנקרא ציסטינוזה. במחלה זו, גבישי ציסטין מופקדים בתאי המערכת הרטיקולואנדותל. מחלה תורשתית פנילקטונוריה מאופיין בהפרה של ההמרה של פנילאלנין לטירוזין כתוצאה ממחסור שנקבע גנטית של האנזים פנילאלנין - 4-hydroxylase, הגורם להצטברות בדם ובשתן של פנילאלנין לא מומר ותוצריו המטבוליים - פנילפירואיצית וחומצה פן. הפרעה בטרנספורמציות של תרכובות אלה אופיינית גם לדלקת כבד נגיפית.Tyrosinemia, tyrosinuria ו tyrosinosis מצוינים ב-ah, מחלות רקמת חיבור מפוזרות (קולגנוזות) ומצבים פתולוגיים אחרים. הם מתפתחים עקב פגיעה בטרנסאמינציה של טירוזין. אנומליה מולדת של טרנספורמציות חמצון של טירוזין עומדת בבסיס אלקפטונוריה, שבה המטבוליט הבלתי מומר של חומצת אמינו זו, חומצה הומוגנית, מצטבר בשתן. הפרעות במטבוליזם של פיגמנטים בהיפוקורטיזוליזם (ראה. בלוטות יותרת הכליה ) קשורים לעיכוב ההמרה של טירוזין למלנין עקב עיכוב של האנזים טירוזינאז (איבוד מוחלט של הסינתזה של פיגמנט זה אופייני לחריגות מולדות של פיגמנטציה - א).
עם פירוק מסיבי של מבנים תאיים (צום, עבודת שרירים כבדה, זיהומים וכו'), נצפתה עלייה פתולוגית בריכוז החנקן שיורי עקב עלייה בתכולה היחסית של חנקן חומצת שתן בו (בדרך כלל, ריכוז של חנקן. חומצת השתן בדם אינה עולה על 0.4 mmol/l).
בגיל מבוגר, עוצמת ונפח סינתזת החלבון יורדים עקב עיכוב ישיר של התפקוד הביוסינתטי של הגוף והחלשת יכולתו לספוג חומצות אמינו במזון; מתפתח מאזן חנקן שלילי. הפרעות בחילוף החומרים של פורין אצל אנשים מבוגרים מובילות להצטברות ושקיעה של מלחי חומצת שתן - אוראטים - בשרירים, במפרקים ובסחוס. תיקון הפרות של א.ו. בגיל מבוגר ניתן להשיג באמצעות דיאטות מיוחדות המכילות חלבונים מלאים מהחי, ויטמינים ומיקרו-אלמנטים, עם תכולה מוגבלת של פורינים.
חילוף החומרים של חנקן בילדים נבדל במספר תכונות, במיוחד מאזן חנקן חיובי כתנאי הכרחי לצמיחה. עוצמת תהליכי A. o. במהלך גדילתו של ילד, הוא עובר שינויים, במיוחד בולטים ביילודים וילדים צעירים. במהלך 3 הימים הראשונים לחיים, מאזן החנקן שלילי, אשר מוסבר בצריכת חלבון לא מספקת מהמזון. במהלך תקופה זו, מתגלה עלייה חולפת בריכוז החנקן שיורי בדם (מה שנקרא אזוטמיה פיזיולוגית), לפעמים מגיע ל-70 mmol/l; עד סוף השבוע השני.
בחיים, ריכוז החנקן שיורי יורד לרמה הנצפית אצל מבוגרים. כמות החנקן המופרשת מהכליות עולה במהלך 3 הימים הראשונים לחיים, ולאחר מכן היא פוחתת ומתחילה לעלות שוב מהשבוע השני. חיים במקביל לכמות הגדלה של מזון.העיכול הגבוה ביותר של חנקן בגוף הילד נצפתה בילדים בחודשי החיים הראשונים. מאזן החנקן מתקרב באופן ניכר לשיווי משקל ב-3-6 החודשים הראשונים. החיים, למרות שהם נשארים חיוביים. עוצמת חילוף החומרים של חלבון בילדים די גבוהה - בילדים של השנה הראשונה לחיים, בערך 0.9 Gסנאי ל-1 ק"גמשקל גוף ליום, בגיל 1-3 שנים - 0.8 גרם/ק"ג/יום, לילדים בגילאי הגן ובית הספר - 0.7 גרם/ק"ג/ימים
הדרישה הממוצעת לחומצות אמינו חיוניות, לפי FAO WHO (1985), בילדים היא פי 6 יותר מאשר במבוגרים (חומצת אמינו חיונית לילדים מתחת לגיל 3 חודשים היא ציסטין, ולילדים מתחת לגיל 5 שנים - היסטידין ). תהליכי טרנסאמינציה של חומצות אמינו מתרחשים באופן פעיל יותר בילדים מאשר אצל מבוגרים. עם זאת, בימי החיים הראשונים של יילודים, עקב הפעילות הנמוכה יחסית של כמה אנזימים, נצפים היפראמינואצידמיה ואמינואידוריה פיזיולוגית כתוצאה מחוסר בשלות תפקודית של הכליות. אצל פגים, בנוסף, מתרחשת aminoaciduria מסוג עומס יתר, בגלל תכולת חומצות אמינו חופשיות בפלסמת הדם שלהם גבוהה מזו של תינוקות בלידה מלאה. בשבוע הראשון לחיים, חנקן חומצת אמינו מהווה 3-4% מסך החנקן בשתן (לפי נתונים מסוימים, עד 10%), ורק בסוף השנה הראשונה לחיים התוכן היחסי שלו יורד ל-1 %. בילדים מהשנה הראשונה לחיים, הפרשת חומצות אמינו ל-1 ק"גמשקל הגוף מגיע לערכי הפרשתם אצל מבוגר, הפרשת חומצות אמינו חנקן, מגיע ל-10 אצל יילודים מ"ג/ק"גמשקל הגוף, בשנה השנייה לחיים לעיתים רחוקות עולה על 2 מ"ג/ק"גמשקל גוף. בשתן של יילודים מוגברת התוכן של טאורין, תריונין, סרין, גליצין, אלנין, ציסטין, לאוצין, טירוזין, פנילאלנין וליזין (בהשוואה לשתן של מבוגר). בחודשי החיים הראשונים, אתנולמין והומוציטרולין נמצאים גם בשתן של הילד. בשתן של ילדים בשנה הראשונה לחיים, חומצות האמינו פרולין ו[הידר]אוקסיפרולין השולטות.
מחקרים על המרכיבים החנקניים החשובים ביותר של שתן בילדים הראו כי היחס בין חומצת שתן, אוריאה ואמוניה משתנה באופן משמעותי במהלך הגדילה. אז, 3 החודשים הראשונים. החיים מאופיינים בתכולה הנמוכה ביותר של אוריאה בשתן (פי 2-3 פחות מאשר במבוגרים) והפרשה הגבוהה ביותר של חומצת שתן. ילדים בשלושת החודשים הראשונים לחייהם מפרישים 28.3 מ"ג/ק"גמשקל גוף חומצת שתן, ומבוגרים - 8.7 מ"ג/ק"ג. הפרשה גבוהה יחסית של חומצת שתן בילדים בחודשי החיים הראשונים תורמת לעיתים להתפתחות אוטם כליות של חומצת שתן. כמות האוריאה בשתן עולה בילדים בגילאי 3 עד 6 חודשים, ותכולת חומצת השתן יורדת בשלב זה. תכולת האמוניה בשתן של ילדים בימי החיים הראשונים נמוכה, אך לאחר מכן עולה בחדות ונשארת ברמה גבוהה לאורך כל שנת החיים הראשונה.
תכונה אופיינית של A. o. בילדים יש קריאטינוריה פיזיולוגית. קריאטין נמצא גם במי השפיר; בשתן הוא נקבע בכמויות העולות על תכולת הקריאטין בשתן של מבוגרים, מתקופת היילוד ועד גיל ההתבגרות. ההפרשה היומית של קריאטינין (קריאטין דה-הידרוקסילציה) עולה עם הגיל, ובמקביל, ככל שמשקל הגוף של הילד עולה, התוכן היחסי של חנקן קריאטינין בשתן פוחת. כמות הקריאטינין המופרשת בשתן ביום בילודים מלאים היא 10-13 מ"ג/ק"ג, בפגים 3 מ"ג/ק"ג, במבוגרים אינו עולה על 30 מ"ג/ק"ג.
אם מתגלה הפרעה מולדת של A.o במשפחה. יש צורך לבצע ייעוץ גנטי רפואי.
בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה:ברזוב ט.ט. וקורובקין ב.פ. כימיה ביולוגית, עמ'. 431, מ', 1982; ולטישצ'ב יו.אי. ואחרים מטבוליזם בילדים, עמ'. 53, M., 1983; Dudel J. וחב' Human Physiology, trans. מאנגלית, כרך 1-4, מ', 1985; זילבה J.F. ופאנל פ.ר. כימיה קלינית באבחון וטיפול, טרנס. מאנגלית, עמ'. 298, 398, M., 1988; כהן ר.מ. ורועי ק.ש. אבחון מוקדם של מחלות מטבוליות, טרנס. מאנגלית, עמ'. 211, מ', 1986; שיטות מעבדה למחקר במרפאה, עורך. V.V. מנשיקובה, ס. 222, מ', 1987; Leninger A. Fundamentals of Biochemistry, trans. מאנגלית, כרך ב', מ', 1985; מזורין א.ו. ו-Vorontsov I.M. פרופדיוטיקה של מחלות ילדות, עמ'. 322, מ', 1985; מדריך לרפואת ילדים, עורך. ed. אָנוּ. ברמן ו-ו.ק. ווהן, טרנס. מאנגלית, ספר. 2, עמ'. 337, VI., 1987; Strayer L. Biochemistry, trans. מאנגלית, כרך 2, עמ'. 233, M., 1985.
מבחנים
1. הכמות הגדולה ביותר של אמוניה מופרשת מהגוף כחלק מהמרכיב החנקני של השתן:
קריאטינין. מלחי אמוניום. אינדיקאנה. אוריאה . חומצת שתן. Urobilinogen.
2. במטבוליזם של חומצות אמינו מתיונין וסרין, כמקורות לרדיקלים חד-פחמן בתהליכים ביוסינתטיים, ויטמינים לוקחים חלק פעיל כקו-אנזימים:
ויטמין C. ויטמין D. ויטמין B12. ויטמין K. תיאמין. חומצה פולית. ויטמין RR. ריבופלבין.
3. חומצות אמינו קטוגניות כוללות:
סרין. ואלין. לאוצין. מתיונין. איזולאוצין . היסטידין. ליזין.טירוזין.
4. עקב הפרעות במטבוליזם של חומצות אמינו, מתפתחות מחלות:
פרוקטוזמיה. שִׁגָדוֹן. אלקפטונוריה. Myxedema. לבקנות.פנילקטונוריה. רַכֶּכֶת.
5. אוליגופרניה פנילפירווית (פנילקטונוריה) נגרמת על ידי הפרעה בחילוף החומרים של חומצות אמינו:
טירוזין. ליזין. פנילאלנין. היסטידין. ארגינין.
6. הגורם להתפתחות אלקפטונוריה הוא הפרה של חילוף החומרים של חומצות אמינו:
ציסטאין. טריפטופן. טירוזין. מתיונין. היסטידין. ארגינין.
7. המונח "חומצות אמינו גליקוגניות" פירושו:
הם מורידים את הסף הכלייתי לגלוקוז וגורמים לגלוקוזוריה. הם מפריעים ליכולת של תאים לספוג גלוקוז. מסוגל להפוך לגלוקוז וגליקוגן. מבחינת אנרגיה, הם יכולים להחליף גלוקוז. מסוגל לדכא את תהליך הגלוקוניאוגנזה.
8. אמוניה מנוטרלת בכבד בהיותה מעורבת בסינתזה של אוריאה בכבד, החומרים הבאים מעורבים ישירות:
פחמן דו חמצני . ליזין. Ornithine.ATP. חומצה גלוטמית. אספרטאט.אמוניה. חומצה אוקסלואצטית.
9. הבאים עשויים להשתתף בניטרול אמוניה רעילה:
חומצה אצטואצטית. סנאים. חד סוכרים. חומצה גלוטמית חומצה אלפא-קטוגלוטרית. חומצה לקטית.
10. שתן שחור נצפה עם המחלה:
שִׁגָדוֹן. פנילקטונוריה. אלקפטונוריה . צַהֶבֶת
11. באלקפטונוריה, האנזים פגום:
פנילאלנין מונואוקסיגנאז. חומצה הומוגנטיסית דיאוקסיגנאז (אוקסידאז). חומצה פומארילאצטואצטית הידרולאז
12. איזה אנזים פגום בפנילקטונוריה?
פנילאלנין מונואוקסיגנאז. טירוזינאז. חומצה פומריאצטואצטית הידרולאז
13. עם לבקנות, חילוף החומרים של טירוזין נפגע:
חמצון ודקרבוקסילציה. טרנסאמינציה
14. בטירוזינוזיס, אנזימים פגומים:
חומצה פומארילאצטואצטית הידרולאז. טירוזין טרנסמינאז
15. השיעור המינימלי של חלבונים מלאים בתזונה של ילד מסך הצריכה שלהם צריך להיות:
50%. 75%. 20%
משימות מצב
1. אם צעירה הודיעה לרופא על התכהות החיתולים תוך כדי ייבושם. על איזו מחלה תורשתית אתה יכול לחשוב? מהן ההמלצות התזונתיות של רופא הילדים?
2. 27. 36 שעות לאחר הלידה, נמצא שהילד סובל מפגיעה בהכרה ובנשימה. לידה טבעית, בזמן. הורים הם בני דודים. סרום הדם גילה תכולת אמוניה מעל 1000 µM/l (רגיל 20-80), תכולת אוריאה 2.5 mmol/l (נורמלי 2.5-4.5). יש תכולה מוגברת של חומצה אורוטית בשתן. 72 שעות לאחר מכן הילד מת.
אילו פגמים מטבוליים מולדים תומכים בנתוני המעבדה?
3. בילד בן 5 שסבל מדלקת כבד זיהומית, תכולת האוריאה בדם הייתה 1.9 ממול/ליטר. על מה הניתוח הזה מעיד? מהן ההמלצות של רופא הילדים?
4. בימים הראשונים לאחר הלידה יש ליילוד הקאות, פרכוסים, התגלתה עלייה חדה בתכולת חומצת האמינו אורניתין בדם וריכוז האוריאה נמוך מאוד. איזו מחלה יש לילד? באילו המלצות ניתן להשתמש
5. לחולה עם סוכרת הייתה רמה גבוהה של אוריאה בדם. עם זאת, במהלך תקופת ההידרדרות של המצב הכללי, ריכוזו בדם ירד מסיבה כלשהי. הסבר את הסיבות לתנודות ברמות האוריאה בדם.
7. ילד בן 1.5 חודשים מפגין עייפות ורפיון. הבדיקה העלתה תכולת פנילאלנין בדם של 35 מ"ג/ד"ל (טווח תקין 1.4-1.9 מ"ג/ד"ל), תכולת פנילפירובאט בשתן של 150 מ"ג ליום (טווח תקין 5-8 מ"ג/יום). הסק מסקנה לגבי המחלה והסיבה לה. אילו המלצות תזונתיות נדרשות במקרה זה?
8. חולה בן 22 עם ארגינין סוצ'נטוריה טופל בהצלחה עם אנלוגים קטו של חומצות האמינו פנילאלנין, ולין ולואין בדיאטה דלת חלבון. ריכוז האמוניה בפלזמה ירד מ-90 ל-30 מיקרומול/ליטר, והפרשת ארגינין סוקסינאט ירדה באופן משמעותי. הסבר את מנגנון הפעולה הטיפולית של אנלוגים קטו של חומצות אמינו.
9. עם המחלה התורשתית היפראממוניה משפחתית, יש עליה מתמשכת באמוניה בדם והיעדר מוחלט של ציטרולין. הביטויים הקליניים העיקריים קשורים לפגיעה במערכת העצבים המרכזית. איזו תגובה חסומה במחלה זו? כיצד תשתנה ההפרשה היומית של אוריאה?
10. נמצאה כמות משמעותית של חומצה הומוגנית בשתן של המטופל. איזה פגם אנזימטי תורשתי ניתן להניח? כתוב את התגובה החסומה במטופל זה. מהן ההמלצות התזונתיות למטופל זה?
מהן ההפרעות בעיכול חלבון במערכת העיכול? אילו בדיקות נוספות נדרשות?
11. כמות החלבון בתזונה של ילדים בגילאי 3 ו-13 שנים מומלצת על ידי רופא בשיעור של 2.3 גרם/ק"ג משקל גוף.
12. ילד התקבל למרפאת הילדים וצריך לנתח את מיץ הקיבה שלו. הכנסת הבדיקה קשה. כיצד לערוך מחקר על תפקוד ההפרשה של הקיבה?
23. רופא ילדים רשם פפסין לילד עם מחלת קיבה. איזו תרופה נוספת נדרשת? למה?
13. גוף של מתבגר מקבל 80 גרם חלבון ליום עם האוכל. במהלך תקופה זו, 16 גרם חנקן הופרשו בשתן. מהו מאזן החנקן של הילד? על מה זה מעיד?
14. מופרש בשתן של תלמיד תיכון חזק פיזית
15 גרם חנקן. האם אני צריך לשנות את תכולת החלבון בתזונה שלו?
15. ילד אושפז במחלקה כירורגית עם כאבי בטן. בדיקת מעבדה גילתה עלייה חדה באינדיקן בשתן. מהי הסיבה האפשרית להפרה זו?
16. אם לילד הסובל מחומציות נמוכה של מיץ קיבה החלה להשתמש בתמיסה של חומצת לימון במקום החומצה הידרוכלורית שנקבעה לו.
האם תחליף כזה אפשרי? הסבר אם תחליף זה מקובל או לא.
שאלות לשיעור האחרון בנושא "מטבוליזם של חלבונים וחומצות אמינו"
1. תכונות של חילוף חומרים של חלבון וחומצות אמינו. מאזן חנקן. שיעור שחיקת הגוף. מינימום חלבון. קריטריונים לערך התזונתי של חלבונים. דיאטת חלבון לילדים צעירים. קוושיורקור.
2. עיכול של חלבונים. פרוטאינזים של מערכת העיכול והפרו-אנזימים שלהם. סגוליות המצע של פרוטאינזים. אנדו- ואקסופפטידאזות. ספיגת חומצות אמינו. מאפיינים הקשורים לגיל של תהליכי העיכול והספיגה של חלבונים .
3. ריקבון של חלבונים במעי הגס. תוצרים נרקבים ומנגנוני נטרול שלהם בכבד. תכונות של תהליכי ריקבון במעי הגס של תינוקות .
4. מצב דינמי של חלבונים בגוף. קתפסינים. אוטוליזה של רקמות ותפקיד הנזק לליזוזום בתהליך זה. מקורות ודרכי צריכת עיקריות של חומצות אמינו. דמינציה חמצונית של חומצות אמינו. חומצות אמינו אוקסידאזות, גלוטמט דהידרוגנאז. סוגים אחרים של חיסול חומצות אמינו.
5. טרנסאמינציה. אמינוטרנספראזות והקו-אנזימים שלהם. משמעות ביולוגית של תגובות טרנסאמינציה. A-ketoglutarate ממלא תפקיד מיוחד בתהליך זה. דמינציה עקיפה של חומצות אמינו. משמעות קלינית של קביעת פעילות טרנסמינאז בסרום הדם.
6. דקרבוקסילציה של חומצות אמינו ונגזרותיהן. האמינים הביוגנים החשובים ביותר ותפקידם הביולוגי. פירוק אמינים ביוגניים ברקמות.
7. תוצרים סופיים של חילוף החומרים בחנקן: מלחי אמוניום ואוריאה. המקורות העיקריים של אמוניה בגוף. ניטרול אמוניה. ביוסינתזה של אוריאה (מחזור אורניתין). הקשר בין מחזור האורניטין למחזור קרבס. מקור אטומי החנקן של אוריאה. הפרשת אוריאה יומית. הפרעות בסינתזה והפרשה של אוריאה. היפרמונמיה. מאפייני גיל של הפרשת תוצרי קצה חנקן מגופו של ילד מתחת לגיל שנה.
8. ניטרול אמוניה ברקמות: אמינציה רדוקטיבית של חומצות א-קטו, אמידציה של חלבונים, סינתזת גלוטמין. תפקידו המיוחד של הגלוטמין בגוף. גלוטמינאז בכליות. שינויים מסתגלים בפעילות הגלוטמינאז הכלייתית במהלך חמצת.
9. תכונות של חילוף החומרים של פנילאלנין וטירוזין. שימוש בטירוזין לסינתזה של קטכולאמינים, תירוקסין ומלנינים. פירוק טירוזין לחומצות פומארית ואצטואצטית. הפרעות תורשתיות של חילוף החומרים של פנילאלנין וטירוזין: פנילקטונוריה, אלקפטונוריה, לבקנות.
10. תכונות של חילוף החומרים של סרין, גליצין, ציסטאין, מתיונין. החשיבות של חומצה טטרה-הידרופולית וויטמין B 12 במטבוליזם של רדיקלים מפחמן אחד. מחסור בחומצה פולית וויטמין B 12. מנגנון הפעולה הבקטריוסטטית של תרופות סולפונאמיד.
11. הקשר בין חילוף החומרים של חומצות אמינו לחילוף החומרים של פחמימות ושומנים. חומצות אמינו גליקוגניות וקטוגניות. חומצות אמינו ניתנות להחלפה וחיוניות. ביוסינתזה של חומצות אמינו מפחמימות.
מבנה ומטבוליזם של חומצות גרעין
1. RNA מכיל בסיסים חנקן:
אדנין. גואנין. אורציל . טימין. ציטוזין.
2. נוקלאוטידים בודדים בשרשרת פולינוקלאוטידים מחוברים בקשרים:
פפטיד. פוספודיסטר. דיסולפיד. מֵימָן.
3. אנזימים משתתפים בעיכול חומצות גרעין - מרכיבים של נוקלאופרוטאין במזון:
עַכְּלָן. ריבונוקלאז. טריפסין. פוספוליפאז. Deoxyribonuclease. עמילאז. נוקלאוטידאז. פוספטאזות.
4. לחומצות גרעין יש את המשקל המולקולרי הנמוך ביותר:
DNA. rRNA. tRNA. mRNA.
5. התוצר הסופי של פירוק בסיסים חנקני פורין בגוף האדם הוא:
6. כמות ההפרשה היומית של חומצת שתן בשתן באדם בריא בוגר היא:
0.01-0.05 גרם 0.06-0.15 גרם 0.35-1.5 גרם 2.5-5.0 גרם
7. התוצר הסופי של פירוק הבסיסים החנקניים של פירמידין בגוף האדם הוא:
אוריאה. חומצת שתן. מלחי אמוניום. קריאטינין.
8. במקרה של הפרה של חילוף החומרים של בסיסים חנקניים פורין? מצבים פתולוגיים עשויים להתרחש:
שִׁגָדוֹן. מחלת גרייבס. מחלת Urolithiasis. מחלת לש-ניהן. היפרמונמיה.
9. חומרי הבנייה לסינתזת תבנית של חומצות גרעין הם החומרים הבאים:
נוקלאוזיד מונופוספטים. דיפוספטים נוקלאוזידים. נוקלאוזיד טריפוספטים. נוקלאוטידים מחזוריים.
1. תהליך הביוסינתזה של RNA נקרא:
11. ביוסינתזה של חלבון, המתבצעת בהשתתפות פוליזומים ו-tRNA, נקראת:
תַעֲתוּק. מִשׁדָר. שכפול. לְתַקֵן. ריקומבינציה.
12. הדרך העיקרית להתרבות של מידע גנטי נקראת:
תַעֲתוּק. מִשׁדָר. שכפול. לְתַקֵן. ריקומבינציה.
13 ההפיכה של פרו-RNA לצורות "בוגרות" נקראת:
ריקומבינציה. מעבד. שכפול. מִשׁדָר. סיום.
14. עיבוד ו-RNA, כלומר. הבשלתו מצטמצמת ל:
הסרת אינטרונים. הסרת אקסון. שינוי ספציפי (מתילציה, דמינציה וכו').
15 "קודונים שטויות" (קודונים חסרי משמעות) במבנה של mRNA הם אות:
אות להתחיל סינתזת חלבון. קודון שעבר שינוי מוטנטי. איתות להפסקת סינתזת חלבון. אות לחיבור של קבוצות תותבות לחלבון המסונתז.
16. המונח "ניוון" של הקוד הגנטי פירושו:
היכולת של חומצת אמינו להיות מקודדת על ידי יותר מקודון אחד. היכולת של קודון לקודד עבור מספר חומצות אמינו. התוכן של ארבעה נוקלאוטידים לכל קודון. התוכן של שני נוקלאוטידים בקודון.
17. הכללים של Chargaff, המאפיינים את תכונות המבנה הכפול-סלילי של ה-DNA, כוללים:
A = T. G = C. A = C. G = T. A + G = C + T. A + T = G + C.
17. לסינתזה דה נובו של בסיסי פירמידין, נעשה שימוש בחומרים הבאים:
פחמן דו חמצני. גלוטמט. גלוטמין. אספרטאט. אלנין.
19. כדי ליצור את מחזור הפורין במהלך סינתזה של נוקלאוטידים פורין, נעשה שימוש בחומרים הבאים:
פחמן דו חמצני. אספרטאט. אלנין. גליקוקול. גלוטמין. נגזרות טטרהידרופולאט.
20. הספציפיות של האינטראקציה של חומצות אמינו עם t-RNA נובעת מ:
הרכב אנטיקודון. תכונה של הארגון המבני של tRNA. ספציפיות של סינתזות aminoacyl-tRNA. מבנה חומצת אמינו.
21. לסינתזה של נוקלאוטידים פירמידין משתמשים בשיטות הבאות:
CO2. גלוטמין. אספרטאט. אלנין
22. המבשרים לסינתזה של נוקלאוטידים פורין הם:
חומצה אינוזינית. חומצה אורוטית. חומצת שתן
23 Orotataciduria מתפתחת כאשר האנזים "נחסם":
Carbamoyl aspartate transferase. Orotate phosphoribosyltransferase
Xanthine oxidase.
24. השלב הראשון בסינתזה של טבעת הפירימידין הוא:
קרבמויל פוספט. ריבוז 5-פוספט. חומצה אורוטית. אספרטאט
25. הנוקלאוטיד - מבשר בסינתזה של נוקלאוטידים פירמידין הוא:
אינוזין מונופוספט. אורוטאט מונופוספט. חומצה קסנטילית. חומצה אורוטית
26. האנזימים המרכזיים בסינתזה של נוקלאוטידים פירמידין הם:
27. האנזימים המרכזיים בסינתזה של נוקלאוטידים פורין הם:
Carbamoylphosphate synthetase. Carbamoyl aspartate transferase. Phosphoribosylamidotransferase
28. בחסר חיסוני, פעילות האנזים מופחתת:
אדנוזין דמינאז. Xanthine oxidase. פורין נוקלאוזיד פוספורילאז
29. בתסמונת Lesch-Nyhan, פעילות האנזים מופחתת:
Xanthine oxidase. אדנין פוספוריבוסילטרנספראז. Hypoxanthine guanine phosphoribosyltransferase
30. עם orotataciduria, פעילות האנזים מופחתת:
Orotate phosphoribosyltransferase. Dihydroorotate dehydrogenase. Carbamoyl aspartate transferase
31. תהליך המרת פרו-RNA לצורות בוגרות נקרא:
ריקומבינציה. מעבד. מִשׁדָר. סיום. שכפול
32. כאשר מתרחש שחבור:
כריתת עותקים של אינטרונים. כריתת עותקים של אקסונים. חיבור של אזורים אינפורמטיביים של RNA
33. לתמלול אתה צריך:
DNA. תֶחֶל. RNA פולימראז. גורמי חלבון. נוקלאוטיד טריפוספטים. טופואיזומראז
34. אנזימים משתתפים בסינתזה של RNA:
פולימראזות RNA. פולימראזות DNA. טופואיזומראזים. פריזות
35. "אקסונים" של פרו-RNA נקראים:
אזורים שאינם מקודדים. חלבוני עזר. אתר טרמינל. אזורי קידוד. התחל אתר
36. אנזימים משתתפים בתיקון DNA:
ליגזות DNA. DNA פולימראזות.) אנזימי הגבלת DNA. פריזות
37. לשכפול אתה צריך:
DNA. תֶחֶל. I-RNA. גורמי חלבון. נוקלאוטיד טריפוספטים.
T opoisomerase
38. אנזימים משתתפים בסינתזה של DNA:
פולימראזות RNA. פולימראזות DNA. פפטידילטרנספראזות. tTopoisomerases. פריזות
39. ויסות סינתזת החלבון כולל:
רגולטור גנים. אקסון. מפעיל גנים. מדכא. אינטרון. גן מבני
40. עם שינוי פוסט-תרגום של חלבונים, האפשרויות הבאות:
פרוטאוליזה חלקית. גליקוזילציה. שינוי של חומצות אמינו. הצמדת קבוצת תותבת
41. תהליך ה-mRNA נע לאורך הריבוזום נקרא:
מעבר - מקום. מִשׁדָר. סיום
42. אנזים משתתף ביצירת קשרים פפטידים במהלך ביוסינתזה של חלבון:
פפטידילטרנספראז. טופואיזומראז. Helicase
43. האות להתחלה ולסיום של הסינתזה של שרשרת פוליפפטידים הוא:
קודונים ספציפיים של mRNA. אנזימים מסוימים. חומצות אמינו מסוימות
44. ההפרשה היומית של אוריאה אצל מבוגר היא:
1.0-2.0 גרם 20.-30.0 גרם 2.0-8.0 גרם 35.0-50.0 גרם 8.0-20.0 גרם.
0.1-0.3 ממול/ליטר. 0.17-0.41 ממול/ליטר. 0.05-0.1 ממול/ליטר
46. שיעור החנקן חומצת שתן בשתן של ילדים הוא:
1-3%. 3-8,5 %. 0,5-1,0 %.
47. חלקו של חנקן אוריאה בשתן של יילודים הוא:
30% . 75% . 50%.
משימות מצב
1. המטופל מתלונן על כאבים במפרקים. רמת חומצת השתן בדם היא 0.26 mmol/l. כמות החומצות הסיאליות היא 4.5 ממול/ליטר
(נורמה 2.0-2.6 ממול/ליטר). איזו מחלה ניתן לשלול?
2. הילד אובחן עם פגם גנטי באנזים hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase. לאילו השלכות זה יכול להוביל?
3. המטופל מתלונן על כאבים במפרקים. רמת חומצת השתן בדם היא 0.56 mmol/l. כמות החומצות הסיאליות היא 2.5 ממול/ליטר (הרגילה היא 2.0-2.6 ממול/ליטר). איזו מחלה סביר ביותר? איזו תזונה מומלצת?
4. כתוצאה ממוטציה גנטית השתנה סדר ההחלפה של נוקלאוטידים בקודון. למה זה יכול להוביל?
5. לילד הסובל מהיפווויטמינוזיס יש חילוף חומרים מופחת של חומצות גרעין. הסבר את הסיבות להפרות. אילו ויטמינים מצוינים קודם?
6. בסוכרת קצב סינתזת חומצות הגרעין יורד משמעותית. תאר את הגורמים האפשריים להפרה זו.
7. כתוצאה ממוטציה גנטית משתנה סדר החלפת הנוקלאוטידים בקודון. למה זה יכול להוביל?
8. תאי גידול מאופיינים בחלוקת תאים מואצת וגדילה. כיצד ניתן למנוע זאת על ידי השפעה על סינתזה של בסיסים חנקניים?
שאלות לשיעור האחרון בנושא "מטבוליזם נוקלאופרוטאין"
1. חומצות גרעין כתרכובות פולימריות. הרכב ומבנה של נוקלאוטידים, תפקידיהם בגוף. משמעות ביולוגית של חומצות גרעין. רמות הארגון המבני. ספציפיות המינים של המבנה הראשוני.
2. סוגים עיקריים של חומצות גרעין ברקמות. המאפיינים הכלליים שלהם. תכונות ההרכב הכימי, המבנה והתכונות של מולקולות DNA. השלמה של בסיסים חנקניים. דנטורציה וחידוש של DNA. הכלאה של DNA"DNA ו-DNA"RNA.
3. פירוק נוקלאוטידים של פירמידין ופורין ברקמות. תוצרי קצה של פירוק. תכונות של הסרת חומצת שתן מהגוף. היפראוריצמיה. שִׁגָדוֹן.
4. ביוסינתזה של נוקלאוטידים של פירמידין. מנגנוני ויסות אלוסטריים.
5. ביוסינתזה של נוקלאוטידים פורין. מקור חלקי הליבה הפורין. שלבים ראשוניים של ביוסינתזה. חומצה אינוזינית כמבשר של חומצות אדניליות וגואניליות. מנגנונים אלוסטריים של ויסות ביוסינתזה.
6. ביוסינתזה של DNA. שכפול ותיקון נזקים. אנזימים ביוסינתזה של DNA. מַטרִיצָה. התאמה של המבנה הראשוני של תוצר התגובה למבנה הראשוני של המטריצה. זרע (פריימר). תפקיד מטריקס של RNA. העברה מחדש.
7. ביוסינתזה של RNA. פולימראזות RNA. שעתוק הוא העברת מידע מ-DNA ל-RNA. היווצרות התמליל הראשוני, הבשלתו (עיבוד).
8. ביוסינתזה של חלבונים. שליח (שליח) RNA. ההנחה הבסיסית של הביולוגיה המולקולרית: DNA®iRNA®protein. התאמה של רצף הנוקלאוטידים של גן לרצף חומצות האמינו של חלבון (קולינאריות). הבעיה של תרגום רישום נוקלאוטידים בן ארבע ספרות של מידע לרשומה של חומצות אמינו של עשרים תווים. מאפיינים של קוד הנוקלאוטיד.
9. העברת RNAs (tRNAs), תכונות של מבנה ותפקודים. צורות Isoacceptor של tRNA. ביוסינתזה של aminoacyl-tRNA. החשיבות של ספציפיות מצע גבוהה של סינתזות aminoacyl-tRNA.
10. מערכות ביולוגיות לביוסינתזה של חלבונים. מבנה הריבוזומים. רצף אירועים במהלך הביוסינתזה של שרשרת פוליפפטידים. ייזום, התארכות, סיום. ויסות ביוסינתזה של חלבון. מעכבי ביוסינתזה של מטריקס: תרופות, רעלנים ויראליים וחיידקים. שינוי שלאחר תרגום בשרשרת הפוליפפטידים.
אני. מטרת הלימוד: לָדַעַתתוצרים סופיים של חילוף החומרים של חלבון בגוף, המקורות העיקריים להיווצרות אמוניה, דרכים לנטרול שלה מהגוף.
II. להיות מסוגל ללכמת את תכולת האוריאה על ידי תגובת צבע עם דיאצטיל מונווקסים בסרום הדם; להכיר את המאפיינים הפיזיקליים הכימיים של אוריאה.
III. רמת ידע ראשונית:תגובות איכותיות לאמוניה (כימיה לא אורגנית).
IV. תשובהלשאלות של כרטיסי בקרה סופיים בנושא: "פירוק חלבונים פשוטים. חילוף חומרים של חומצות אמינו, תוצרים סופיים של חילוף חומרים של חנקן."
1. התוצרים הסופיים של פירוק חומרים המכילים חנקן הם פחמן דו חמצני, מים ואמוניה, בניגוד לפחמימות ולשומנים. מקור האמוניה בגוף הוא חומצות אמינו, בסיסים חנקניים ואמינים. אמוניה נוצרת כתוצאה מדמינציה ישירה ועקיפה של חומצות אמינו, (המקור העיקרי) דמינציה הידרוליטית של בסיסים חנקניים, ואי-אקטיבציה של אמינים ביוגניים.
2. אמוניה רעילה והשפעתה מתבטאת במספר מערכות פונקציונליות: א) ממברנות חודרות בקלות (פוגעות במעבר הטרנסממברני של Na+ ו-K+) במיטוכונדריה היא נקשרת ל-α-ketoglutarate וחומצות קטו אחרות (TCA), ויוצרת אמינו. חומצות; בתהליכים אלה, נעשה שימוש גם בשווי ערך מפחית (NADH+H+).
ב) בריכוז גבוה של אמוניה, גלוטמט ואספרטט יוצרים אמידים, תוך שימוש ב-ATP ומשבשים את אותו מחזור TCA, שהוא מקור האנרגיה העיקרי לתפקוד המוח. ג) הצטברות גלוטמט במוח מגבירה את הלחץ האוסמוטי, מה שמוביל להתפתחות בצקת. ד) עלייה בריכוז האמוניה בדם (N – 0.4 – 0.7 מ"ג/ליטר) מעבירה את ה-pH לצד האלקליני, ומגבירה את הזיקה של O 2 להמוגלובין, הגורמת להיפוקסיה של רקמת העצבים. ה) ירידה בריכוז α-ketoglutarate גורמת לעיכוב של חילוף החומרים של חומצות אמינו (סינתזה של נוירוטרנסמיטורים), האצה של סינתזה של אוקסלואצטט מפירובאט, הקשורה לשימוש מוגבר ב-CO 2.
3. להיפרמונמיה יש בעיקר השפעה שלילית על המוח והיא מלווה בבחילות, סחרחורות, איבוד הכרה ופיגור שכלי (בצורה הכרונית).
4. התגובה העיקרית של קשירת אמוניה בכל התאים היא סינתזה של גלוטמין בפעולת גלוטמין סינתטאז במיטוכונדריה, שם משתמשים ב-ATP למטרה זו. גלוטמין חודר לדם באמצעות דיפוזיה קלה ומועבר אל המעיים והכליות. במעי, בפעולת הגלוטמינאז, נוצר גלוטמט, אשר עובר בפירובאט, והופך אותו לאלנין, הנספג בכבד; 5% מהאמוניה מוסרים דרך המעיים, 90% הנותרים מופרשים על ידי הכליות.
5. בכליות, גלוטמין עובר הידרוליזה גם ליצירת אמוניה בפעולת גלוטמינאז, המופעל על ידי חמצת. בלומן של הצינוריות, אמוניה מנטרלת מוצרים מטבוליים חומציים, ויוצרת מלחי אמוניום להפרשה, ובו זמנית מפחיתה את אובדן K + ו- Na +. (N – 0.5 גרם מלחי אמוניום ליום).
6. הרמה הגבוהה של גלוטמין בדם קובעת את השימוש בו בתגובות אנבוליות רבות כתורם חנקן (סינתזה של בסיסים חנקן וכו')
7. הכמויות המשמעותיות ביותר של אמוניה מנוטרלות בכבד על ידי סינתזה של אוריאה (86% חנקן בשתן) בכמות של ~25 גרם/יום. ביו-סינתזה של אוריאה היא תהליך מחזורי שבו חומר המפתח נמצא אורניתין,הוספת קרבמויל, שנוצר מ-NH 3 ו-CO 2 עם הפעלת 2ATP. הציטרולין המיוצר במיטוכונדריה מועבר לציטוזול כדי להחדיר את אטום החנקן השני מאספרטט ליצירת ארגינין. ארגינין עובר הידרוליזה על ידי ארגינאז והופך בחזרה לאורניתין, והתוצר השני של ההידרוליזה הוא אוריאה, שלמעשה במחזור זה נוצר משני אטומי חנקן (מקורות – NH 3 ואספרטט) ואטום פחמן אחד (מCO 2). אנרגיה מסופקת על ידי 3ATP (2 במהלך היווצרות קרבומול פוספט ו-1 במהלך היווצרות ארגינינוסוצ'ינט).
8. מחזור האורניטין קשור קשר הדוק למחזור TCA, מכיוון אספרטאט נוצר במהלך הטרנסאמינציה של PKA ממחזור ה-TCA, והפומארט שנשאר מהאספרטאט לאחר הסרת NH 3 חוזר למחזור ה-TCA, וכאשר הוא הופך ל-PKA, נוצרים 3 ATP, המספקים את הביוסינתזה של האוריאה. מולקולה.
9. הפרעות תורשתיות במחזור האורניטין (ציטרולינמיה, ארגינינוסוצ'נטוריה, היפרארגינינמיה) מובילות להיפראמינמיה ובמקרים חמורים עלולות להוביל לתרדמת כבדית.
10. הרמה התקינה של אוריאה בדם היא 2.5-8.3 mmol/l. נצפית ירידה במחלות כבד, עלייה היא תוצאה של אי ספיקת כליות.
עבודת מעבדה
צורת הפרשת החנקן החלבון - בצורת אמוניה, אוריאה או חומצת שתן - קשורה קשר הדוק לתנאי החיים של הצבע ולזמינות המים (טבלה 10.4). אמוניה רעילה מאוד אפילו בריכוזים קטנים מאוד, ולכן היא חייבת במהירות
הוסר או בהפרשה לסביבה החיצונית או בהמרה לחומרים פחות רעילים (אוריאה או חומצת שתן).
ברוב חסרי החוליות במים, התוצר הסופי של חילוף החומרים של חלבון הוא אמוניה. בשל מסיסותו הקלה ומשקלו המולקולרי הנמוך, הוא מתפזר במהירות רבה. חלק ניכר ממנו יכול להיות מופרש דרך כל משטח במגע עם מים – לאו דווקא דרך הכליה. בדגים גרמיים, רוב החנקן מופרש בצורת אמוניה דרך הזימים. אצל קרפיונים ודגי זהב, הזימים מפרישים פי 6-10 יותר חנקן מהכליות, ורק 10% ממנו הם אוריאה; 90% הנותרים מופרשים כאמוניה (Smith, 1929).
אוריאה
אוריאה מסיס בקלות במים ויש לה רעילות נמוכה למדי. סינתזה של אוריאה בבעלי חיים גבוהים נחקרה על ידי הביוכימאי המפורסם הנס קרבס - אותו מדען שעל שמו נקרא מחזור חילוף החומרים של אנרגיה חמצונית (מחזור החומצה הטרי-קרבוקסילית, או מחזור קרבס).
בסינתזת אוריאה, אמוניה ופחמן דו חמצני מתעבים עם פוספט ליצירת פוספט קרבמויל, המשמש לאחר מכן לסינתזה של ציטרולין מאורניתין, כפי שמוצג באיור. 10.13. לאחר מכן מוסיפים עוד מולקולה של אמוניה מחומצה אספרטית, וזה מוביל ליצירת חומצת האמינו ארגינין. בנוכחות האנזים ארגינאז, ארגינין מתפרק לאוריאה ואורניתין. מולקולת ציטרולין חדשה מסונתזת מאורניתין, וכל המחזור חוזר על עצמו; לכן כל נתיב השינוי הזה נקרא מחזור אורניטיןסינתזת אוריאה. נוכחות ארגינאז בבעל חיים מעידה על יכולתו לייצר אוריאה ולעיתים מעידה על כך שאוריאה היא הפרשת החנקן העיקרית שלו. אבל זה לא בהכרח המקרה, שכן נוכחות ארגינאז אפשרית גם בהיעדר המחזור כולו.
אוריאה בבעלי חוליות
בעלי חוליות שמפרישים בעיקר אוריאה ויש להם אנזימים ממחזור האורניטין לסינתזה שלו מוצגים באיור. 10.14. כמות מסוימת של אוריאה מופרשת על ידי דגים גרמיים, ואצל אלסמוברנץ', דו-חיים ויונקים היא ההפרשה החנקנית העיקרית. באלסמוברנץ' (כרישים וקרניים), כמו גם בצפרדע אוכלת סרטנים ובקולקנת לטימריהאוריאה נשמרת בגוף ומשחקת
תפקיד חשוב בוויסות עצמי ולכן הוא מוצר מטבולי בעל ערך. ב-elasmobranchs, אוריאה מסוננת בגלומרולוס, אך בשל חשיבותה לוויסות האוסמורו אסור לאבד אותה בשתן; לכן, הוא מוחזר כתוצאה מספיגה חוזרת פעילה בצינוריות. בדו-חיים המצב שונה.
אוריאה עוברת סינון, ובנוסף, כמות לא מבוטלת מתווספת לשתן בהפרשה פעילה בצינוריות. לפיכך, גם לאלסמוברנץ' וגם לדו-חיים יש הובלה צינורית פעילה של אוריאה, אבל זה הולך לכיוונים שונים בקבוצות אלה. ברור שמנגנוני השאיבה כאן אינם זהים מבחינה מטבולית, שכן ניסויים עם מספר נגזרות של אוריאה הקרובות זו לזו נותנים תוצאות שונות בשתי קבוצות החיות (טבלה 10.5). זוהי דוגמה מצוינת לאופן שבו אותו תפקוד פיזיולוגי מתרחש באופן עצמאי בשתי קבוצות, מבלי להשתמש באותם מנגנונים להשגת אותה מטרה (במקרה זה, הובלת אוריאה פעילה).
בצפרדע אוכלת סרטנים, אשר שומרת גם אוריאה לוויסות אוסמו, ספיגה פעילה של חומר זה באבוביות
לא נמצא (שמידט-נילסן, לי, 1962). השתן שלה נוצר לאט, ואבובי הכליה חדירים מאוד לאוריאה. לכן, אוריאה מתפזרת מתוך הנוזל הצינורי
אורז. 10.14. שחרור חנקן בשלבים שונים של פילוגנזה של בעלי חוליות. קווים" מוקפים בקבוצות של בעלי חיים המפרישים אמוניה, אוריאה וחומצת שתן בהתאמה כהפרשות העיקריות. (B. Schmidt-Nielsen, 3972.)
חזרה לדם ומופיעה בשתן בערך באותו ריכוז כמו בדם. לפיכך, רק כמויות קטנות אובדות בשתן.
אם בצפרדעים רגילות מתרחשת הפרשה צינורית פעילה של אוריאה, אז למה הצפרדע אוכלת הסרטנים לא משתמשת
טבלה 10.5
אוריאה מועברת באופן פעיל על ידי צינוריות הכליה של הכריש (ספיגה חוזרת פעילה) וצפרדע (הפרשה פעילה). אבל עם שלושה חומרים קשורים אחרים, התוצאות המתקבלות בשני מיני בעלי חיים אלה שונות לחלוטין. זה מצביע על כך שמנגנון ההובלה התאית בכליות שלהם שונה. (ב' שמידט-נילסן, רבינוביץ, 1964)
משאבה כזו, פשוט על ידי שינוי הכיוון שלה להיפך? לא קל לענות על שאלה זו, אך נראה כי כיוון ההובלה האקטיבית הוא פונקציה פיזיולוגית שמרנית שאינה ניתנת לשינוי בקלות. כפי שכבר ראינו, גם בעור של צפרדע וגם בכליה של יונק, נשמר כיוון ההובלה הפעילה של נתרן כלורי מבחוץ לתוך הגוף. אבל בכליית היונקים, ההובלה ההפוכה פנימה של NaCl מהנוזל הצינורי לתוך הגוף משמש במערכת זרם נגדי מתרבה באופן שהתוצאה הסופית היא בכל זאת שתן מרוכז.
ההשקפה הרגילה של הפרשת אוריאה על ידי כליית היונקים היא שאוריאה מסוננת בגלומרולוס ואז עוברת באופן פסיבי דרך האבוביות, אם כי חלק ממנה, בשל הדיפוזיות הגבוהה שלה, מתפזר באופן פסיבי בחזרה לדם. יש, עם זאת; עדות משכנעת לכך שאוריאה משמשת כמרכיב חשוב של מערכת הנגד המתרבה ושאופן הפרשת אוריאה הוא מרכיב חיוני בתפקוד הכליות ביונקים.
אוריאה ומטמורפוזה אצל דו-חיים
ראשנים של צפרדעים וקרפדות מייצרות בעיקר אמוניה; בעלי חיים בוגרים מפרישים אוריאה. אצל הצפרדע (רנה טמפורריה),קרפדות (בופו בופו)טרִיטוֹן (Triturus uulgaris)ודו-חיים אחרים בזמן מטמורפוזה יש מעבר ברור משחרור אמוניה להפרשה של אוריאה. עם זאת, הצפרדע הדרום אפריקאית בעלת הטפרים (קסנופוס),שנשאר במים גם במצב בוגר, ממשיך לשחרר אמוניה בשלב זה (טבלה 10.6).
המעבר להפרשת אוריאה במהלך מטמורפוזה בדו-חיים קרקעיים למחצה קשור; עם עליה ניכרת בפעילות של כל האנזימים במחזור האורניטין בכבד (Brown et al., 1959).
טבלה 10.6
ייצור אמוניה בקרפדה היבשתית בופו בופוובדו-חי חסר זנב מימי לחלוטין Xenopus laevis.המספרים מצביעים על שחרור אמוניה חופשית כאחוז מסך כמות האמוניה והאוריאה המשתחררת בשלבי התפתחות שונים. (מונרו, 1953)
מעניין, פרטים של דו-חיים מימיים קסנופוס,מופק: במשך מספר שבועות ממים, אוריאה מצטברת בדם וברקמות. ניתן לגרום להצטברות אוריאה על ידי הנחת בעלי חיים בתמיסת 0.9% NaCl. כאשר מבוגרים הושארו מחוץ למים, אך בטחב לח (כדי למנוע התייבשות), ריכוז האוריאה בדם עלה פי 10-.20 והגיע לכמעט 100 mmol/l. לאחר חזרת החיות למים, השתחררו עודפי אוריאה (Balinsky et al, 1961).
בקבוצה של יחידים קסנופוס,שבתנאים טבעיים חוותה בצורת קיץ בסחף ליד בריכה מיובשת, ריכוז האוריאה גדל גם הוא פי 15-20. בין האנזימים המעורבים בסינתזת אוריאה, כמות סינתזת הקרבמויל-פוספט, האחראית לשלב הראשון של הסינתזה (ראה איור 10.13), עלתה בערך פי שישה, אך פעילות האנזימים הנותרים במחזור לא השתנתה. יתכן שסינתזת פוספט קרבמויל היא השלב המגביל את הקצב בסינתזת אוריאה, ועלייה באנזים זה עשויה לשמור על אמוניה פלזמה נמוכה כאשר בעלי החיים אינם למים (Balinsky et al., 1967).
אוריאה בדגי ריאה
בדג הריאות האפריקני פרוטופטרוסאותם שינויים מתרחשים לחלוטין כמו בדו-חיים. בתנאים רגילים, כאשר דג כזה חי במים, הוא משחרר הרבה אמוניה
(וכמות מסוימת של אוריאה), אבל כאשר בזמן בצורת הוא נמצא בפקעת בסחף מיובש, אז כל הפסולת החנקנית שלו הופכת לאוריאה, המצטברת בדם, שם ריכוזה עד סוף שלושת הדג. שהות של שנה בפקעת יכולה להגיע ל-3% (500 mmol/l) (Smith, 1959).
כל חמשת האנזימים של מחזור האורניתין נמצאו בכבד של דג הריאות האפריקאי (Janssens and Cohen, 1966). רמות של שני אנזימים המגבילים את קצב סינתזת האוריאה דומות בדג זה ובראשן הצפרדע רנה קטביהונמוכות משמעותית מרמות שנמצאו בצפרדעים בוגרות. זה עולה בקנה אחד עם העובדה שדג ריאות משחרר אמוניה עדיפות כשהם במים. עם זאת, הוא חושב שכמות האנזימים במחזור האורניתין הכלול בכבד של דגי ריאות שאינם במצב שינה מספיקה כדי להבטיח הצטברות של אוריאה הנצפית בפועל במהלך התרדמה (Forster and Goldstein, 1966).
בדג הריאות האוסטרלי Neoceratodusריכוזי האנזימים במחזור האורניטין נמוכים, מה שעולה בקנה אחד עם אורח החיים של דג זה: הוא משתמש בריאות רק כאיבר נשימתי נוסף ויכול לשרוד רק לזמן קצר באוויר (לנשימה של דגי ריאה, ראה פרק 2). סינתזה של אוריאה בחלקי הכבד של דגי ריאות אוסטרליים איטית פי מאה מאשר בדגי ריאה אפריקאים. זה שוב עולה בקנה אחד עם אורח החיים המימי הטהור של הראשון שבהם (Goldstein et al., 1967).
חומצת שתן
ייצור חומצת שתן שולט בחרקים, חלזונות יבשה, רוב הזוחלים וציפורים. כל אלה הם בדרך כלל בעלי חיים יבשתיים, ויצירת חומצת שתן בהם יכולה להיחשב כהתאמה יעילה החוסכת במים כאשר חיים ביבשה. מאחר וחומצת השתן והמלחים שלה מסיסים בצורה גרועה מאוד במים (המסיסות שלה היא כ-6 מ"ג לליטר מים), ספיגה חוזרת של מים מהשתן מביאה למשקעים של חומצת שתן ומלחיה.
חומצת שתן בציפורים וחרקים
החלק הלבן המוצק למחצה של צואת הציפורים הוא שתן ומורכב בעיקר מחומצת שתן; כדי להפריש הפרשות חנקניות, עופות מוציאות מעט מאוד מים; אצל חרקים מסוימים, הפחתת איבוד המים דרך השתן הגיעה עד כדי כך שהן אינן מפרישות חומצת שתן כלל, אלא מפקידות אותה באזורים שונים בגוף, בעיקר ב
גוף שמן. לכן, צורות כאלה אינן זקוקות למים כלל כדי להסיר את התוצרים החנקניים הסופיים (Kilby, 1963).
הוצע כי השימוש בחומצת שתן כהפרשה העיקרית מספק יתרון נוסף לציפורים. מכיוון שהם דורשים מעט מים כדי לייצר שתן, ההפרשה של חומצת שתן נחשבת כמפחיתה את משקל הגוף בציפורים מעופפות. אבל רעיון זה אינו משכנע, שכן ציפורים בעלות גישה למים (הן מתוקים והן ימיים) מפרישות לעתים קרובות כמויות גדולות של שתן נוזלי.
ביצה CLEIDOIC
ג'וזף נידהם הציע שההבדל בין אותם חולייתנים המייצרים אוריאה (יונקים ודו-חיים) לבין אלו המייצרים חומצת שתן (זוחלים וציפורים) נובע בעיקר מאופן הרבייה. ביצית דו-חיים מתפתחת במים, בעוד שעובר יונק מתפתח בסביבה נוזלית ברחם, בה חודרים חומרי פסולת מטבוליים לדם האם. מצד שני, ההתפתחות העוברית של זוחלים וציפורים מתרחשת בסגור, מה שנקרא קלידיתביצה שמחליפה רק גזים עם הסביבה החיצונית, וכל ההפרשות נשארות בתוך הקליפה. אספקת המים בביצית הקלידית קטנה מאוד, והאמוניה, כמובן, רעילה מכדי שהעובר יסבול את נוכחותו בכמויות גדולות. אם היו מייצרים אוריאה, היא הייתה נשארת בביצית ומצטברת במצב מומס. בינתיים, חומצת שתן יכולה לזרז ובכך בעצם להתבטל; זה מה שקורה כאשר הוא מופקד כגבישים באלנטואיס, המשמש אפוא כשלפוחית השתן העוברית.
חומצת שתן בזוחלים
לטאות ונחשים מפרישים בעיקר חומצת שתן; צבים רבים מפרישים תערובת של חומצת שתן ואוריאה, בעוד שתנינים מפרישים בעיקר אמוניה (Cragg et al., 1961). זה תואם את הרעיון הכללי שאופן הפרשת החנקן קשור קשר הדוק לכמות המים הזמינים בסביבה.
תנינים ותנינים מפרישים אמוניה בשתן, כאשר הקטיון העיקרי הוא NH4+ והאניון העיקרי הוא HCO 3 - (Coulson et al., 1950; Goulson and Hernandez, 1955). יתכן שהימצאותם של יונים אלו בשתן מסייעת למים המתוקים הללו
עדיף לבעלי חיים לשמור על יוני Na + ו- C1 - שגם איבודם בצואה, אגב, קטן מאוד.
כמעט ולא יכול להיות ספק לגבי הקשר ההדוק בין בית הגידול של הצבים לשחרור החנקן שלהם. בשולחן איור 10.7 מציג את ההרכב של דגימות שתן משמונה מינים של צבים שהתקבלו מגן החיות של לונדון. מינים בעלי אורח חיים מימי בולט ביותר מייצרים כמויות משמעותיות של אמוניה ואוריאה ורק עקבות של חומצת שתן; בצורות היבשתיות ביותר, יותר ממחצית מהחנקן מופרש בצורה של חומצת שתן.
טבלה 10.7
שיעור החנקן בשתן של צבים שונים (כאחוז מסך החנקן המופרש). הצורות המקושרות ביותר למים אינן מייצרות חומצת שתן כמעט, אך חומר זה דומיננטי במינים יבשתיים מאזורים צחיחים. מויל, 1949 )
יש מידע סותר לגבי האם צבים מפרישים בעיקר אוריאה או חומצת שתן. העובדה היא שלא רק המינים שונים, אלא גם בתוך מין אחד אנשים מסוימים יכולים להפריש בעיקר חומצת שתן, אחרים - בעיקר אוריאה, ואחרים - תערובת של שני החומרים (Khalil, Haggag, 1955). אפילו אותו אדם יכול לעבור מחיבור אחד לאחר לאורך זמן. כמה
כמות חומצת השתן המשקעת נשמרת בקלואקה, והחלק הנוזלי של השתן מופרש; זה הופך את זה לא אמין לקבוע את חומצת השתן המתקבלת על ידי ניתוח דגימת שתן אחת או יותר: אם הקלואקה לא מתרוקנת לחלוטין, ניתן לקבל מספרים נמוכים מאוד, ועם פינוי כזה, כאשר המשקעים שהצטברו במשך זמן מה יוצאים החוצה , תהיה יותר מדי חומצת שתן.
אצל הצב Testudo Mauritanicaנראה כי המעבר מאוריאה לחומצת שתן ובחזרה תלוי ישירות בטמפרטורה ובתכולת המים בגוף. ייצור חומצת שתן עולה כאשר מאזן הנוזלים אינו חיובי, אך המנגנון המניע את השינוי בפעילות הביוכימית אינו ברור.
כבר הזכרנו בפרק 9 שהצפרדע האפריקאית Chiromantis xerampelinaמאבד מים דרך העור לאט מאוד, בערך באותו קצב כמו זוחלים. הוא דומה לזוחלים בכך שהוא מפריש בעיקר חומצת שתן, ולא אוריאה, כפי שמאפיין בדרך כלל דו-חיים בוגרים. זוהי עובדה מרעישה, שכן היא סותרת את הרעיון המקובל של הפרשת חנקן בדו-חיים. הדיוק של דיווח זה אינו מוטל בספק, שכן חומצת שתן נקבעה בשתן Chiromantisבשיטה אנזימטית ספציפית לחומר זה, ונמצא שהוא מהווה עד 60-75% מהמשקל היבש של השתן (Loveridge, 1970).
צפרדע דרום אפריקאית Phyllotnedusa sauvagiiמבחינה זו הוא דומה גם לזוחלים. אובדן המים דרך העור הוא בסדר גודל זהה לזה של זוחלים עם חלקיהם היבשים, והשתן מכיל כמות גדולה של משקעים מוצקים למחצה של אורט (Shoemaker et al., 1972). בצורה של אורט פילומדוזה 80% מסך החנקן משתחרר, וצריכת מים מוגברת אינה משנה את עוצמת היווצרות האוראט. מין זה ממשיך להפריש בעיקר חומצת שתן גם כאשר יש עודף מים. כאשר הצפרדע צריכה לחסוך במים, הפרשת חומצת שתן (במקום אוריאה) הופכת חשובה מאוד. מחושב שאם תוצר ההפרשה של צפרדע זו היה אוריאה, אז כדי ליצור שתן היא תזדקק לכ-60 מ"ל מים ליום לכל ק"ג משקל גוף. בינתיים, בזכות זה P. sauvagiiמפרישה חומצת שתן, היא מאבדת רק 3.8 מ"ל מים ליום לכל ק"ג משקל גוף בשתן (Shoemaker, McClanahan, 1975).
אמוניה ותפקוד כליות
מכל האמור לעיל אולי נראה שאמוניה נפלטת בעיקר על ידי חיות מים, אבל זה לא לגמרי נכון. אמוניה נמצאת בדרך כלל גם בשתן של בעלי חיים יבשתיים, שם היא משמשת לווסת את ה-pH של השתן. אם השתן הופך לחומצי עקב שחרור חומרי פסולת חומציים, מוסיפים אמוניה לנטרול.
עודף חומצה נוצר בדרך כלל במהלך חילוף החומרים של חלבון, שכן התוצר הסופי של החמצון של חומצת האמינו ציסטאין המכילה גופרית הוא חומצה גופרתית. ככל שהשתן חומצי יותר, כך מתווספת יותר אמוניה. אמוניה, המשמשת לנטרול שתן חומצי, נוצרת בכליות מחומצת האמינו גלוטמין. הכליות מכילות גלוטמינאז, והיא שם במיוחד כדי לייצר אמוניה. לכן, אמוניה בשתן של יונק אינה קשורה באופן ישיר לאמוניה שנוצרת בכבד במהלך דהמינציה של חומצות אמינו, ובמובן זה אין לראות בה תוצר סופי תקין של חילוף החומרים של חלבון.
שחרור חומצות גרעין וחנקן
חומצות גרעין מכילות שתי קבוצות של תרכובות חנקן: פורינים (אדנין וגואנין) ופירמידינים (ציטוזין ותימין). בבעלי חיים מסוימים, פורינים מופרשים כחומצת שתן (שהיא בעצמה פורין); בבעלי חיים אחרים, מבנה הפורין מתפרק לסדרה של תרכובות ביניים או לאמוניה, שכל אחת מהן יכולה להיות מופרשת מהגוף.
הפירוק המטבולי של פורינים ושחרור התוצרים הסופיים שלו לא נחקרו ביסודיות כמו חילוף החומרים של חלבון 13ot. הנתונים החשובים ביותר ניתנים בטבלה. 10.8. בציפורים, זוחלי יבשה וחרקים, פורינים מתפרקים לחומצת שתן והאחרונה מופרשת מהגוף. אלו הם בעלי החיים שבהם מסונתזת חומצת שתן מחנקן אמין; ברור, זה יהיה חסר טעם עבור בעל חיים לסנתז חומצת שתן ובאותו הזמן יש מנגנונים לפירוק שלה. לכן, אי אפשר לצפות לפירוק נוסף של פורינים באותם בעלי חיים שבהם חומצת שתן היא התוצר הסופי של חילוף החומרים של חלבון.
בקרב יונקים, בני האדם, הקופים הגדולים והדני הגדול יוצרים קבוצה מיוחדת: הם מפרישים חומצת שתן, בעוד שיונקים אחרים מפרישים אלנטואין. אלנטואין נוצר מחומצת שתן באמצעות טרנספורמציה בודדת בנוכחות האנזים אוריקאז. לבני אדם ולקופי אדם אין את האנזים הזה. בשל המסיסות הנמוכה שלה, חומצת שתן מושקעת לפעמים בגוף האדם, הגורמת לנפיחות של המפרקים ולמחלה כואבת מאוד -
טבלה 10.8
תוצרי קצה חנקניים של מטבוליזם פורין בבעלי חיים שונים. (קיילין, 1959)
שִׁגָדוֹן אם בני אדם היו שומרים על האנזים אוריקאז, גאוט לא היה קיים.
למרות שהכלב הדלמטי מייצר הרבה יותר חומצת שתן מכלבים אחרים, זה לא נובע מפגם מטבולי כלשהו. הכבד של כל כלב מכיל אוריקאז ומייצר מעט אלנטואין. אבל לדני הגדול יש פגם בכליות המונע ספיגה חוזרת של חומצת שתן (שמתרחשת אצל יונקים אחרים, כולל בני אדם); לכן, אצל הדני הגדול, חומצת שתן אובדת בשתן מהר יותר ממה שהיא מעובדת על ידי הכבד לאלנטואין (Yu et al., I960). עדויות רבות מצביעות על כך שחומצת שתן אצל הדני הדלמטי לא מסוננת רק בגלומרולוס, אלא גם מופרשת על ידי הובלה פעילה בצינוריות (Keilin, 1959).
הפורינים אדנין וגואנין דומים במבנה לחומצת שתן: הם מכילים טבעת אחת בת שישה ואחת בעלת חמישה איברים. אבל פירמידינים (ציטוזין ותימין) הם טבעות בודדות עם שישה איברים המכילות שני אטומי חנקן. בבעלי חוליות גבוהים יותר, פירמידינים מבוקעים על ידי שבירת טבעת זו כדי לייצר מולקולה אחת של אמוניה ומולקולה אחת של חומצת אמינו β. לאחר מכן עובר חילוף החומרים של האחרון בהתאם לתכנית הדה-אמינציה הרגילה.
המאפיין הבולט ביותר של חילוף החומרים של חומצות גרעין הוא שהחיות ה"גבוהות" יותר המפורטות בתחילת הטבלה. 10.8, חסרים לחלוטין אנזימים הדרושים לפירוק
פורינים. בין בעלי החיים ה"נמוכים" אנו מוצאים מורכבות הולכת וגוברת של מערכות ביוכימיות ואנזימטיות המפרקות עוד יותר פורינים, כך שלצורות ה"נמוכות" יש את המנגנון האנזימטי השלם ביותר.
תרכובות חנקן אחרות
בעכבישים, ההפרשה העיקרית היא גואניןככל הנראה, הוא מסונתז מחנקן אמין, אם כי כל נתיב היווצרותו אינו ידוע. חלק מהעכבישים, כולל הטרנטולות אוכלות הציפורים, מפרישים יותר מ-90% מסך החנקן שלהם בצורת גואנין לאחר האכילה (Peschen, 1939). בעכביש הגן המצוי דיאדמה של אפירההזיהוי של גואנין אושר על ידי שיטה אנזימטית מאוד ספציפית (Vajropala, 1935).
גואנין נפוץ גם במגוון בעלי חיים אחרים. לדוגמה, הברק הכסוף של קשקשי דגים נובע משקיעת גבישי גואנין. חילזון גן חֶלזוֹנִיתמשחרר גואנין, אך רק בהיקף של כ-20% מכמות הפורינים הכוללת המופרשת, ו-80% הנותרים הם חומצת שתן. ייתכן ששבר זה הוא תוצר של חילוף חומרים של חומצות גרעין, וחומצת שתן נוצרת כתוצאה מחילוף חומרים של חלבון.
חומצות אמינואינם תופסים מקום חשוב בין תוצרי חילוף החומרים של חנקן, אך הם נמצאים בכמויות קטנות בשתן של בעלי חיים רבים. נראה שמשתלם יותר לבעל החיים לנטרל את חומצת האמינו, להפריש אמוניה בדרך הרגילה ולהשתמש בחומצה האורגנית המתקבלת במטבוליזם האנרגיה. אך מכיוון שלחומצות אמינו יש רק תפקיד מינורי בהפרשת חנקן, סוגיה זו לא תידון כאן.
תיאוריית השחזור
נהוג היה להאמין שייצור חנקן בעובר האפרוח המתפתח השתנה לאורך זמן ועבר דרך סדרה של פסגות: אמוניה הייתה התוצר העיקרי תחילה, לאחר מכן אוריאה ולבסוף חומצת שתן. ההנחה הייתה כי פיתוח כזה משחזרשלבי אבולוציה, אשר אצל ציפורים מסתיימת בשחרור חומצת שתן. ייצור האמוניה בעובר האפרוח דווח לשיא לאחר 4 ימים, אוריאה לאחר 9 ימים וחומצת שתן ב-11 ימים לאחר תחילת הדגירה (Baldwin, 1949).
עבודות חדשות יותר מצביעות על כך שהפרשת חנקן בעובר האפרוח שונה באופן חד מהתמונה שתוארה קודם לכן (Clark and Fischer, 1957). כל שלושת מוצרי ההפרשה העיקריים - אמוניה, אוריאה וחומצת שתן - נוצרים ונוכחים כבר מתחילת ההתפתחות העוברית. לקראת הסוף
תקופת הדגירה של חומצת שתן נעשית ארוכה בהרבה משני המוצרים האחרים. עם זאת, כמות האוריאה והאמוניה ממשיכה לעלות לאורך כל הדגירה, ובזמן הבקיעה שני החומרים נמצאים בכמויות שוות בערך. בסיום הדגירה כמות החנקן המשתחררת מגיעה ל-40 מ"ג, מתוכם 23% מתחלקים שווה בשווה בין אוריאה ואמוניה, והשאר חומצת שתן (איור 10.15).
מהי הסיבה לפער בתוצאות שהתקבלו? ייתכן שהנתונים הקודמים היו פחות מדויקים בגלל שיטות ניתוח פרימיטיביות יותר, אבל זה לא סביר להסביר את הפסגות הבודדות שנצפו. הסיבה העיקרית היא פשוט שהתוצאות התבטאו בכמויות של כל תוצר הפרשה ליחידת משקל של העובר. ומכיוון שהעובר מתמשך וככל שהוא מתקדם יותר, כך הוא גדל מהר יותר בגודלו,
ואז חלוקת הכמות של כל חומר במשקל העובר יוצרת שיא מלאכותי.
למעשה, כל שלושת תוצרי ההפרשה נמצאים כבר מההתחלה ועוברים בהדרגה במספרם לאורך ההתפתחות העוברית, אך לאחר היום ה-10 לדגירה כמות האמוניה עולה מעט. אוריאה המיוצרת על ידי העובר אינה מסונתזת מחנקן חומצת אמינו במחזור האורניטין, אלא כתוצאה מפעולת הארגינאז על ארגינין (Eakin and Fisher, 1958). לפיכך, לא היווצרות אמוניה ולא סינתזה של אוריאה בעובר האפרוח תומכים ברעיון שהאונטוגניה של מנגנונים ביוכימיים חוזרת על ההיסטוריה האבולוציונית של הפרשת חנקן.
בדקנו איברי הפרשה שונים ותיארנו את תכונותיהם הכלליות. איברים אלו מסירים פסולת מטבולית, מסייעים בשמירה על ריכוז תקין של מלחים וחומרים מומסים אחרים, ומווסתים את תכולת המים בגוף, שומרים בקפידה על המים כשהגוף נמוך ומסירים כמויות עודפות.
ראיות משכנעות מראות, עם זאת, שזה לא תמיד נכון.כמה חוקרים (למשל, Costa et al., 1968, 1974) דיווחו על היווצרות גז חנקן ביונקים שניזונו בכמויות גדולות של חלבון. מידע זה אמור לשנות חלק מהרעיונות שלנו לגבי חילוף החומרים של חלבון ומוצרים סופיים חנקניים.
ביוונית קלייסטו פירושו סגור, מ-kleis פירושו מפתח.
שני מיני הצפרדעים המתוארים כאן חיים באזורים יבשים, מדבריים למחצה. - משוער. ed.