Курсовая работа: Свободные аминокислоты нервной системы
Свободные аминокислоты нервной системы
Содержание
Введение
1. Содержание, локализация и транспорт аминокислот
2. Метаболизм дикарбоновых аминокислот и глутамина
3. Глутамат и аспартат
4. N-Ацетиласпарагиновая кислота
5. Гамма-аминомасляная кислота
6. Компартментализация метаболизма аминокислот
7. Глицин и пути его обмена
8. Серусодержащие аминокислоты
9. Ароматические аминокислоты нервной ткани и их метаболизм
10. Основные аминокислоты
Выводы
Введение
Свободные аминокислоты нервной ткани или так называемый аминокислотный пул на протяжении многих лет были объектом тщательного изучения. Это объясняется не только исключительной ролью аминокислот как источников синтеза большого числа биологически важных соединений, таких, как белки, пептиды, некоторые липиды, ряд гормонов, витаминов, биологически активных аминов и др. Аминокислоты или их дериваты участвуют и в синаптической передаче, в осуществлении межнейрональных сетей в качестве нейротрансмиттеров и нейромодуляторое. Существенной является также их энергетическая значимость, ибо аминокислоты глутаминовой группы непосредственно связаны с циклом трикарбоновых кислот.
1. Содержание, локализация и транспорт аминокислот
Транспорт аминокислот в мозг и из мозга, скорости их метаболических превращений, включения в белки и катаболизма определяют их концентрацию в этом органе. Состав пула свободных аминокислот при нормальных физиологических условиях довольно стабилен и характерен для мозга. Он лишь незначительно варьирует в мозге различных видов позвоночных. Нервная ткань обладает уникальной способностью поддерживать относительное постоянство уровней аминокислот при различных физиологических и даже некоторых патологических состояниях. Аминокислотный фонд мозга человека составляет в среднем 34 мкмоль на 1 г ткани, что значительно превышает их содержание как в плазме крови, так и в спинномозговой жидкости.
Характерны высокая концентрация глутаминовой кислоты, глутамина, аспарапшовой, N-ацетиласпарагиновой и у-аминомасляной кислот, а также их интенсивный метаболизм. Эти пять аминокислот составляют 75% фонда всех свободных аминокислот головного мозга, причем ГАМК и N-ацетиласпарагиновая кислоты локализованы почти исключительно в нервной ткани. Высокие концентрации дикарбоновых аминокислот и глутамина обнаружены в мозге всех изученных видов животных.
Таблица 1
Содержание свободных аминокислот в мозге, плазме крови и спинномозговой жидкости человека
| Аминокислоты | Мозг | Плазма крови | СМЖ | |||
| Глугаминовая | 10,6 | 75% | 0,05 | 23% | 0,225 | 60% |
| N-Ацетиласпарагиновая | 5,7 | - | ||||
| Глутамин | 4,3 | 0,70 | 0,030 | |||
| ГАМ К | 2,3 | - | - | |||
| Аспарагиновая | 2,2 | 0,01 | 0,007 | |||
| Цистатионин | 1,9 | 25% | - | 77% | - | 40% |
| Таурин | 1,9 | 0,10 | - | |||
| Глицин | 1,3 | 0,40 | 0,013 | |||
| Алании | 0,9 | 0,40 | 0,017 | |||
| Глутатион | 0J | ОДО | 0,010 | |||
| Серин | 0,7 | 0,10 | 0,010 | |||
| Треонин | 0,2 | 0,15 | 0,025 | |||
| Триптофан | 0,05 | 0,05 | 0,010 | |||
| В алии | 0,2 | 0,25 | 0,013 | |||
| Лизин | 0,1 | 0,12 | 0,014 | |||
| Лейцин | 0,1 | 0,15 | 0,004 | |||
| Пролин | 0,1 | ОДО | - | |||
| Аспарагин | 0,1 | 0,07 | - | |||
| Метионин | од | 0,02 | 0,003 | |||
| Изолейцин | 0,1 | ОДО | 0,080 | |||
| Аргинин | 0,1 | ОДО | 0,060 | |||
| Цистеин | 0,1 | ОДО | 0,002 | |||
| Фенил аланин | ол | ОДО | 0,010 | |||
| Тирозин | 0,1 | 0,10 | 0,006 | |||
| Гистидин | од | ОДО | 0,003 | |||
Постоянство суммарного аминокислотного пула головного мозга сопровождается региональной неоднородностью их содержания, что отражает морфологическую, физиологическую и функциональную гетерогенность этого органа. Наиболее неравномерно распределены аминокислоты, выполняющие функцию нейротрансмиттеров, такие, как глутаминовая кислота, таурин, ГАМК, глицин и др.
Таблица 2
Содержание аминокислот в различных областях мозга кошки
| Аминокислоты | Тал a wye | Средний мозг | Мозолистое тело | Кора височной доли | Мозжечок |
| Глутаминовая | 12,36 | 9,71 | 10,58 | 12,93 | 12,63 |
| Аспарагиновая | 2,71 | 4,06 | 1,41 | 3,09 | 2,85 |
| Таурин | 1,06 | 1,62 | 2,99 | 1,89 | 3,12 |
| Глицин | 1,72 | 2,77 | 0,614 | 1,25 | 1,49 |
| Алании | 0,591 | 1,09 | 0,704 | 0,863 | 0,895 |
| ГАМК | 3,65 | 5,81 | 0,961 | 1,39 | 1,49 |
| Тирозин | 0,05 | 0,059 | 0,049 | 0,039 | 0,06 |
| Валин | 0,145 | 0,152 | 0,096 | 0,117 | 0,097 |
| Лизин | 0,278 | 0,379 | 0,268 | 0, 194 | 0,219 |
Различные органеллы клеток головного мозга контролируют уровень аминокислот, накапливая их часто против концентрационных градиентов.
Постоянство качественного и количественного состава аминокислот в метаболических фондах мозга обеспечивается такими взаимосвязанными процессами, как поступление аминокислот из циркулирующей крови, отток их из мозга в кровь и участие в реакциях внутриклеточного метаболизма. В организме все эти процессы сбалансированы слаженным функционированием гомеостатических механизмов, гематоэнцефалического барьера и мембранным транспортом.
Транспорт аминокислот в мозг - многоступенчатый процесс. Прежде всего происходит транспорт через гематоэнцефалический барьер, локализованный в эндотелии мозговых капилляров, затем осуществляется транспорт из внеклеточной жидкости в клетки мозга, а далее - в субклеточные органеллы. Существуют системы активного транспорта аминокислот не только в мозг, но и из него, - обе они энергозависимы.
Исследование конкурентных отношений в транспорте аминокислот выявило наличие восьми классов транспортных систем, которые существуют для аминокислот с родственной структурой и зависят от ионного заряда и размеров их молекул. В ряде случаев одна аминокислота может транспортироваться с участием нескольких транспортных систем, выбор той или иной системы определяется составом аминокислотного пула. Для мембранного транспорта аминокислот характерен ряд особенностей: а) перенос аминокислот часто происходит против высоких концентрационных градиентов; б) этот процесс энергозависим; в) на него влияют температура и рН среды; г) он ингибируется анаэробиозом и ферментными ядами; д) перенос аминокислот связан с активным мембранным транспортом ионов, в частности, он Na-зависим; е) обнаружено конкурентное торможение мембранного транспорта одних аминокислот другими и др. Такие конкурентные взаимодействия играют важную роль в патологии, когда изменяется уровень индивидуальных аминокислот в крови. Ниже мы приведем примеры таких патологических состояний.
Уровень специфичности транспортных систем для разных аминокислот неодинаков. Особенно велика специфичность и мощность систем для аминокислот, выполняющих роль нейротрансмиттеров. Эти системы не только обеспечивают пластические и энергетические нужды клетки, но служат такие для специфического процесса быстрого снижения концентрации нейротрансмиттера в зоне синоптической щели. Высокоизбирательное поглощение нейротрансмиттера осуществляется как пресинаптической областью, так и клетками окружающей глии.
Еще один своеобразный механизм транспорта аминокислот связан с метаболизмом широко распространенного во всех тканях, в том числе и в нервной, трипептида глутатиона, цикл синтеза и деградации которого известен под названием у-глутамильного цикла. Наиболее интересным и ключевым ферментом этого цикла является у-глуталшлтранспептидаза, прочно связанная с клеточной мембраной. Этот энзим способен переносить у-глутамильную группу глутатиона, находящегося внутри клетки, на аминокислоту, локализованную с наружной стороны мембраны, и переносить образующийся дипептид внутрь клетки. Следующий фермент этого цикла - у-глутамилциклотрансфераза высвобождает аминокислоту. Таким образом, у-глутамил транспептидазная реакция является одним из механизмов транспорта аминокислот внутрь клетки.
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--