Mechanizm działania buforu
węglanowego
pH buforu nie zależy od
rozcieńczenia
[A-]
pH = log -------- + pK
[AH]
(nA-/ V)
pH = log ------------- + pK
(nAH / V)
nA-
pH = log ---------- + pK
nAH
.
.
.
.
.
.
,
.
Równowaga kwasowo-zasadowa
" Równowaga kwasowo-zasadowa - to stan, w którym
zachowany jest właściwy stosunek związków chemicznych
o charakterze kwaśnym i zasadowym w płynach
ustrojowych, warunkujÄ…cy odpowiednie pH dla
prawidłowego przebiegu procesów życiowych
Optymalny zakres pH krwi wynosi 7,35-7,45
Stabilizacja pH organizmu
Najważniejsze procesy odpowiedzialne za
stabilizacje pH:
- wydalanie nadmiaru dwutlenku węgla przez płuca
- wydalanie kwasów lub zasad przez nerki
system buforów krwi i tkanek
" Podstawowymi buforami krwi sÄ…:
" układ wodorowęglanowy
" białczanowy i hemoglobinianowy
" w tkankach istotną rolę odgrywa również układ
fosforanowy.
Regulacja pH
" Regulacja wydalania CO2 przez płuca odbywa się w
wyniku pobudzenia ośrodka oddechowego przy
obniżeniu pH krwi. Następstwem jest zwiększenie
wentylacji płuc i usunięcie CO2.
" W stabilizację pH krwi zaangażowane są również
nerki. Ich rola polega na resorpcji zwrotnej
wodorowęglanów, przesączonych w kłębuszkach
nerkowych, dzięki czemu następuje uzupełnienie
zapasów tych anionów buforowych we krwi
" Gdy do krwi wnikną wartości kwaśne, np. w mięśniach powstały
kwas mlekowy czy fosforowy lub z pożywienia kwas octowy, to
zostaną zobojętnione dwuwęglanami, przez co stosunek
dwutlenku węgla do kwaśnego węglanu sodu zmieni się na
korzyść dwutlenku węgla, ale do zakwaszenia krwi nie dojdzie
bo dwutlenek węgla swoiście drażni odpowiednie
chemoreceptory lub sam ośrodek oddechowy, powodując
większą wentylację, wskutek czego nadmiar CO2 zostanie
usunięty z organizmu przez płuca.
"
" Gdy do krwi wnikają wartości zasadowe np. z
pokarmów roślinnych uwalniane zasady, lub ubędzie
wartości kwaśnych (wymioty  pozbywanie się
stężonego kwasu solnego) to ubywa dwutlenku
węgla, z którego powstaje kwas węglowy,
zużywający się na zobojętnienie zasad.
" Organizm zmniejsza wentylację płuc tak długo, aż
produkowany dwutlenek węgla zgromadzi się we krwi
w takiej ilości, aby jego stosunek do
wodorowęglanów wrócił do wartości prawidłowej
" Jeżeli buforowanie i kompensacja oddechowa nie
wystarczają do utrzymania równowagi kwasowo-
zasadowej, to przy zakwaszeniu organizmu dochodzi
do zwiększonego wydalania jonów H ' przez nerki (pH
moczu może się wahać od 4,8 do 7,5).
" Przy zmianach pH w kierunku zasadowym z moczem
wydala się więcej jonów HCO3- .
" Stan nagromadzenia we krwi nadmiernych ilości
substancji o charakterze kwaśnym lub niedobór
substancji o charakterze zasadowym, powodujÄ…cy
zaburzenia równowagi kwasowo-zasadowej krwi i
przesunięcie jej w kierunku kwaśnym, nazywa się
acidozÄ… (kwasicÄ…).
" pH krwi jest zawsze wyższe od 7.
" Zaburzenia w kierunku wzrostu pH to alkaloza
(zasadowica).
Trawienie białek
" Żołądek
Sok żołądkowy (kwas solny)
Denaturacja białek
Pepsyna A ( dno żołądka)
Pepsyna B (część odz
wiernikowa)
Rozkładają zdenaturowane białko do dużych
polipeptydów, hydrolizują wiązania peptydowe
utworzone przez aminokwasy aromatyczne,
dikarboksylowe
Trzustka
" Trypsyna
działa swoiście na wiązania peptydowe utworzone przez
aminokwasy zasadowe
" Chymotrypsyna
działa swoiście na wiązania peptydowe utworzone przez
aminokwasy pozbawione Å‚adunku elektrycznego(np. a.
aromatyczne)
" Elastaza
działa na wiązania peptydowe utworzone przez małe
aminokwasy (glicynÄ™, alaninÄ™, serynÄ™)
" Karbosypeptydaza
działa na C-końcowe wiązania peptydowe
" Jelito cienkie
" Aminopeptydaza
działa na N-końcowe wiązania peptydowe
" Dipeptydazy
rozkladają dipeptydy do wolnych aminokwsów
Wchłanianie aminokwasów
" Wchłanianie odbywa się poprzez transport aktywny
" Transportowane są naturalne izomery aminokwasów
" W transporcie uczestniczy witamina B6 (fosforan pirydoksalu)
" Aminokwasy transportowane sÄ… przez rÄ…bek szczoteczkowy
(miejsce wchłaniania: jelitoczcze)
Aminokwasy egzogenne
" Aminokwasy egzogenne (nazywane też
aminokwasami niezbędnymi - jest to grupa
aminokwasów, które nie mogą być syntetyzowane w
organizmie zwierzęcym i muszą być dostarczane w
pożywieniu, w przeciwieństwie do aminokwasów
endogennych. Żywienie pokarmami ubogimi w
aminokwasy niezbędne może doprowadzić do
zaburzeń chorobowych. Do aminokwasów
niezbędnych dla człowieka zalicza się 10
aminokwasów egzogennych
Aminokwasy niezbędne
egzogenne
" Histydyna (His)
" Arginina (Arg)
" Izoleucyna (Ile)
" Leucyna (Leu)
" Lizyna (Lys)
" Metionina (Met)
" Fenyloalanina (Phe)
" Treonina (Thr)
" Tryptofan (Trp)
" Walina (Val)
Aminokwasy endogenne
" Aminokwasy endogenne - to aminokwasy,
które organizm zwierzęcy może syntetyzować
samodzielnie, w przeciwieństwie do
aminokwasów egzogennych, które musi
przyjmować systematycznie wraz z
pożywieniem.
Aminokwasy nie niezbędne
endogenne
" Alanina (Ala)
" Asparagina (Asn)
" Kw. asparaginowy (Asp)
" Cysteina (Cys)
" Glutamina (Gln)
" Kw. glutaminowy (Glu)
" Glicyna (Gly)
" Prolina (Pro)
" Seryna (ser)
" Tyrozyna (Tyr)
" aminokwasy nie mogą być magazynowane,
" nadmiar aminokwasów jest na bieżąco przerabiany,
wykorzystywany na potrzeby energetyczne
" grupa aminowa jest odłączana
" szkielet węglowy jest przekształcany w
acetylokoenzymA (acetylo-CoA) pirogronian lub
jeden z intermediatów cyklu Krebsa
" Z aminokwasów mogą powstawać kwasy tłuszczowe,
ciała ketonowe lub glukoza
" Wydalanie jest procesem fizjologicznym polegajÄ…cym
na usuwaniu z organizmu szkodliwych produktów
przemian związków azotowych
(amoniak,mocznik,kwas moczowy),dwutlenku węgla
oraz wody i nadmiaru soli mineralnych i innych
związków zbędnych dla organizmu.
" Nadmiar azotu może być wydalany przez zwierzęta
jednym z trzech sposobów:
" W postaci amoniaku (zwierzęta wodne)
" W postaci kwasu moczowego (ptaki)
" W postaci mocznika  dotyczy ludzi
" Wśród aminokwasów wyróżnić można trzy grupy.
" dochodzÄ…ce do w procesie spalania acetylo-CoA,
" dochodzÄ…ce w procesie spalania do pirogronianu
" przekształcająde się do któregoś ze związków pośrednich cyklu
Krebsa
" Aminokwasy metabolizujące się bezpośrednio do acetylo-CoA
mogą ulec tylko i wyłącznie spaleniu.
" Aminokwasy metabolizujące się do pirogronianu lub związków
cyklu Krebsa mogą zamieniać się na glukozę i po wejściu w
cykl pentozowy dostarczać wodoru do syntezy kwasów
tłuszczowych i cholesterolu.
Wydajność energetyczna aminokwasów
Wydajność energetyczna aminokwasów
" Zakładając, że proporcje pomiędzy poszczególnymi
aminokwasami sÄ… takie, jak to przedstawiono w tabeli, ze 100g
białka można uzyskać łącznie 22.5 mola ATP. Jest to
wartość porównywalna z węglowodanami, gdzie, ze 100g
glukozy uzyskuje siÄ™ 21 moli ATP.
" Zakładając maksymalną sprawność zamiany białka na glukozę.
Ze 100g białka uzyskać można 69g glukozy. (Wartość ta
zależy oczywiście od proporcji aminokwasów w danym białku.)
Transaminacja
W transaminacji bierze udział:
Aminokwas i Ä…-ketoglutaran
Witamina B6
Aminotransferaza
aminokwas Ä…-ketoglutaran
Aminotransferaza
Ä…- ketokwas glutaminian
WyjÄ…tki
Nie podlegajÄ… transaminacji
Lizyna
Treonina
Prolina
Hydroksyprolina
 Oksydacyjna deaminacja glutaminianu
NAD -Dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy
" Jedna cząsteczka NADH pozwala wyprodukować 2,5 cząsteczki ATP
O
glutaminian Ä…- keglutaran
NAD i
NADP
CYKL MOCZNIKOWY
+
Rozpoczyna się od połączenia wolnych jonów NH4 i HCO3 - w
wyniku czego powstaje karbamoilofosforan.
Reakcja katalizowana jest przez syntetazÄ™
karbamoilofosforanowÄ…, jest praktycznie nieodwracalna bo
zużyciu ulegają dwie cząsteczki ATP
Grupa karbamoilowa karbamoilofosforanu, ze względu na
obecność wiązania bezwodnikowego, charakteryzuje się wysokim
potencjałem przenoszenia. W reakcji katalizowanej przez
karbamoilotransferazÄ™ ornitynowÄ… jest ona przenoszona na
ornitynÄ™ (atom azotu), co prowadzi do powstania cytruliny.
Cytrulina ulega kondensacji z asparaginianem, kosztem energii
hydrolizy ATP do AMP i PPi (pirofosforanu), który jest donorem
drugiej grupy aminowej włączanej do mocznika.
PPi
Liaza argininobursztynianowa rozszczepia czÄ…steczkÄ™
argininobursztynianu do argininy i fumaranu.
W ten sposób łańcuch węglowy asparaginianu zostaje zachowany
w postaci fumaranu.
Ostatecznie argininÄ™ hydrolizuje arginaza, powstaje mocznik i
ornityna. Ornityna jest transportowana z powrotem do
mitochondrium gdzie rozpoczyna siÄ™ kolejny cykl. Mocznik
powstały w wyniku cyklu mocznikowego jest wydalany. Człowiek
w ciągu roku wydala około 10 kg mocznika.
Sumaryczny zapis reakcji cyklu mocznikowego
" CO2 + NH4+ + 3 ATP + asparaginian + 2 H2OÄ…ð
" Ä…ð mocznik + 2 ADP + 2 Pi + AMP + PPi + fumaran
Schemat cyklu mocznikowego
" MOCZNIK Jest to główny końcowy metabolit przemiany
białkowej. Stężenie mocznika we krwi jest wypadkową produkcji
która zachodzi wyłącznie w wątrobie i nerkowego wydalania,
zwiększa się ona wraz z wiekiem.
" ZAKRES WARTOÅšCI PRAWIDA
OWYCH
Norma dla mocznika 2,5-6,4 mmol/l lub 15 - 39 mg/100ml
WARTOŚCI PODWYŻSZONE
Zwiększenie stężenia mocznika jest prawie zawsze dowodem
upośledzonej czynności wydalniczej nerek.
- dieta bogata w białka
- nadmierny katabolizm białek w ustroju (gorączka, posocznica)
- krwawienie do przewodu pokarmowego
- niewydolność nerek
- niewydolność pozanerkowa np. zwężenie moczowodów.
Oznaczanie mocznika metodÄ… ureazowÄ…
" Surowicę lub krew pełną zadaje się ureazą która rozkłada
mocznik na amoniak. Po strąceniu białek wprowadza się
odczynnik Nesslera dający z amoniakiem żółte zabarwienie w
wyniku tworzenia się jodku amidortęciowego(II)
"
" 2K2HgI4 + 3NaOH + NH4OH Ä…ð O(Hg2)NH2I +4KI +3NaI +3H2O
odczynniki
" preparat ureazy
" 3% roztwór Na2SO4
" 10% roztwór ZnSO4
" 0,5 M roztwór NaOH
" wzorcowy roztwór NH4Cl zawierający 0,01 mg N w 1 ml ( 25 ml
roztworu NH4Cl o stężeniu 1,53 mg/ml + 10 ml 1 M H2SO4
dopełnić do 1 l)
" odczynnik Neslera
" w kolbie rozpuścić 30 g KI dodać 22g jodu + 30 g metalicznej
rtęci.
" Mieszaninę wstrząsać . zdekantować roztwór znad metalicznej
rtęci. I uzupełnić wodą do 400 ml.
" Roboczy odczynnik Neslera: do75 ml roztworu macierzystego
dodać 75 ml wody i 350 ml 10% NaOH. Powstały po kilku
dniach osad odwirować. Klarowny roztwór używać do
oznaczeń. Przechowywać w ciemnej butelce.
Wykonanie
" Do 3,2 ml 3% Na2SO4 dodać 0,2 ml krwi. Dodać 20 mg ureazy
i inkubować 20 min w 37oC.
" Dodać 0,3 ml 10% ZnSO4 0,3 ml 0,5 M NaOH by strącić białka.
" Wstrząsnąć i odwirować.
" Do 2 ml supernatantu dodać 5ml wody i 1 ml odczynnika
Nesslera
"
" W drugiej probówce sporządzić roztwór wzorcowy biorąc 2 lub
5 ml NH4Cl i 5 lub 2 ml wody dodać 1 ml odczynnika Nesslera.
" Oznaczać spektrofotometrycznie przy długości fali 430 nm
Obliczenie
" mg mocznika /100ml=(Ap/Aw) * Cw*(100/0,05)*2,14
"
" Cw=0,02 mg gdy dano 2 ml NH4Cl lub 0,05mg gdy dano 5 ml
wzorca
" 1 mg N odpowiada 2,14 mg mocznika.
A Ala alanina GCA GCC GCG GCU
C Cys cysteina UGC UGU
D Asp asparaginian GAC GAU
Kodowanie
E Glu glutaminian GAA GAG
aminokwasów
F Phe fenyloalanina UUC UUU
G Gly glicyna GGA GGC GGG GGU
H His histydyna CAC CAU
I Ile izoleucyna AUA AUC AUU
K Lys lizyna AAA AAG
L Leu leucyna UUA UUG CUA CUC CUG CUU
M Met metionina AUG
N Asn asparagina AAC AAU
P Pro prolina CCA CCC CCG CCU
Q Gln glutamina CAA CAG
R Arg arginina AGA AGG CGA CGC CGG CGU
S Ser seryna AGC AGU UCA UCC UCG UCU
T Thr treonina ACA ACC ACG ACU
V Val walina GUA GUC GUG GUU
W Trp tryptofan UGG
fenyloketonuria
" Fenyloketonuria jest chorobÄ… genetycznÄ… spowodowana
mutacjÄ… genu kodujÄ…cego enzym hydroksylaze fenyloalaninowÄ…
" Chorobę rozpoznaje się u ok. 1 na 15000 dzieci, ale częstość
jej występowania jest różna w różnych populacjach
" .
" Mutacja powoduje upośledzenie aktywności enzymatycznej
PAH, który katalizuje przekształcanie w organizmie
aminokwasu fenyloalaniny w inny aminokwas tyrozynÄ™. We krwi
dziecka chorego na fenyloketonurię zaczyna gromadzić się
fenyloalanina i produkty jej metabolizmu, przy względnym
niedoborze tyrozyny. Na skutek tego po pewnym czasie i przy
braku odpowiedniego leczenia dochodzi do uszkodzenia
mózgu. Szkodliwe produkty są szczególnie niebezpieczne dla
układu nerwowego podczas jego rozwoju. Dlatego wśród dzieci
robi się testy na fenyloketonurie. Obecnie sądzi się że również
dla dorosłych te metabolity są niezdrowe.
" Fenyloalanina tyrozyna
Mechanizm fenyloketonurii