Метаболизм белков и аминокислот

Путресцин может образоваться и другим путем, а именно путем декарбоксилирования аргинина, с образованием агматина. Последний превращается в путресцин в ходе реакции, катализируемой агматинуреогидролазой, которую также содержит кишечная палочка.



Агматин - биологически активный диамин, способный вызывать понижение содержания сахара в крови.

Путресцин и кадаверин, вероятнее всего, обезвреживаются в клетках слизистой оболочки под влиянием специфических диаминооксидаз, после чего легко всасываются в кровь и выделяются с мочой.

Из циклических аминокислот тирозина и триптофана при последовательном разрушении их боковой цепи в результате реакций декарбоксилирования, дезаминирования, а затем и деметилирования образуются токсические продукты: крезол и фенол - из тирозина, скатол и индол - из триптофана.

После всасывания эти продукты через воротную вену попадают в печень, где подвергаются обезвреживанию путем образования нетоксических парных соединений с серной кислотой или с глюкуроновой кислотой. Последние способны к взаимодействию с вышеназванными токсическими продуктами, находясь в активной форме. Активная форма серной кислоты представляет собой 3'-фосфоаденозин-5'-фосфосульфат (ФАФС), активная форма глюкуроновой кислоты находится в виде уридиндифосфоглюкуроновой кислоты (УДФГК).

В печени содержатся специфические ферменты -арилсульфотрансфераза и УДФ - глюкуронилтрансфераза, катализирующие соответственно, перенос остатка серной кислоты из ФАФС и остатка глюкуроновой кислоты из УДФГК на любой из указанных выше продуктов. Правда, в отличие от крезола и фенола, имеющих гидроксильную группу, скатол и индол предварительно окисляются в скатоксил и индоксил.

9. Общие пути катаболизма и синтеза аминокислот в организме. Общая характеристика реакций дезаминирования, трансаминирования, декарбоксилирования

Аминокислоты, поступающие в систему циркуляции крови в результате всасывания из кишечника, быстро удаляются из нее и оказываются во всех тканях и органах тела.

Наибольшей способностью поглощать циркулирующие аминокислоты обладает печень, в которую они попадают по системе воротной вены. Печень является главным органом метаболизма аминокислот.

Ее функционирование обеспечивает следующие процессы: 1) синтез собственных белков, а также белков плазмы крови; 2) синтез различных азотсодержащих небелковых соединений - пуринов, пиримидинов, мочевой кислоты, никотиновой кислоты, креатина и др.; 3) синтез заменимых аминокислот; 4) обеспечение через кровь других органов сбалансированной смесью аминокислот, необходимой для биосинтеза в них белков; 5) перераспределение избыточных количеств потребленных с пищей аминокислот с использованием их углеродных цепей и азота.

Важнейшими реакциями, лежащими в основе вышеназванных путей использования свободных аминокислот, являются реакции трансаминирования, дезаминирования и декарбоксилирования.

Трансаминирование аминокислот

Для синтеза специфических белков организма необходимо присутствие полного «набора» всех его мономеров-аминокислот. Незаменимые аминокислоты должны поступать с пищей, биосинтез заменимых аминокислот осуществляется в тканях. Исходными веществами при биосинтезе заменимых аминокислот служат промежуточные продукты распада углеводов, метаболиты цикла Кребса и незаменимые аминокислоты.

При взаимодействии пировиноградной и глутаминовой кислот образуется аланин и б-кетоглутаровая кислота; при этом свободный аммиак не выделяется. Этот процесс несопровождается увеличением концентрации аммиака, а сопряжен с повышением количества глутаминовой кислоты.

Таким образом, между аминокислотами и кетокислотами происходит обратимый перенос аминогруппы.

Важную роль в этом процессе играют моноаминодикарбоновые кислоты-глутаминовая и аспарагиновая, особенно первая.

Аминотрасферазы имеются во всех животных и растительных клетках, а также микроорганизмах. Уже обнаружено свыше 50 аминотрансфераз. Большинство известных аминотрансфераз проявляют групповую специфичность, используя в качестве субстратов несколько аминокислот. Акцепторами аминогрупп в реакциях трансаминирования являются три б-кетокислоты: пировиноградная, щавелевоуксусная и б-кетоглутаровая. При переносе аминогрупп на пируват или оксалоацетат образуются аланин или аспарагиновая кислота. Далее NH2-группы с аланина и аспарагиновой кислоты переносятся на б-кетоглутаровую с образованием глутаминовой кислоты. Эту реакцию катализируют высокоактивные аланин-аминотрансфераза (АлТ) и аспартат-аминотрансфераза (АсТ), обладающие субстратной специфичностью. Смысл трансаминирования состоит в его коллекторной функции, иными словами, в том, что аминогруппы от разных аминокислот собираются в одной форме - в виде Lглутаминовой кислоты.

Таким образом, катаболизм различных аминокислот приводит в конечном итоге к одному единственному продукту. Последний является донором аминогрупп при образовании заменимых аминокислот из соответствующих кетокислот, образующихся также при метаболизме углеводов и липидов.

Трансаминирование является основным процессом в организме, посредством которого происходит не только превращение аминокислот в кетокислоты, но и превращение кетокислот, в том числе образующихся на путях метаболизма углеводов и липидов, в аминокислоты, что является важным звеном взаимосвязи между реакциями распада и биосинтеза.

Дезаминирование аминокислот

Дезаминирование - это отщепление аминогрупп от аминокислот с образованием аммиака. Возможны четыре типа дезаминирования:

1) восстановительное, при котором образуется насыщенная жирная кислота и аммиак:

2) гидролитическое - с образованием оксикислоты и аммиака:

3) внутримолекулярное, при котором внутримолекулярная перестройка сопровождается образованием ненасыщенной жирной кислоты и аммиака:

4) окислительное, имеющее наибольшее значение и являющееся основным для высших животных и человека:

Эта реакция в различных тканях протекает с различной интенсивностью и катализируется различными ферментами - специфическими оксидазами Lаминокислот или дезаминирующими дегидрогеназами. Под влиянием этих ферментов происходит дегидрирование аминокислот и превращение их в иминокислоты, которые далее гидролизуются до кетокислот и аммиака.

Среди дезаминирующих дегидрогеназ наиболее активной является глутаматдегидрогеназа, катализирующая окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты. Это митохондриальный сложный фермент, каталитическое действие которого происходит при участии кофермента НАД и НАДФ по схеме:

Наиболее активно окислительное дезаминирование осуществляется в печени и в меньшей степени в почках и других органах.

Известны иные формы окислительного дезаминирования аминокислот под влиянием оксидаз, содержащих в качестве кофермента ФМН. Они катализируют дезаминирование L-аминокислот и гидратацию с образованиемa-кетокислот, аммиака и пероксида водорода. Последний распадается на кислород и воду под действием каталазы. Эти ферменты локализованы в пероксисомах.



Декарбоксилирование аминокислот

Декарбоксилирование - реакция, лежащая в основе превращения ряда аминокислот в биологически активные соединения. Декарбоксилазы аминокислот катализируют отщепление карбоксильной группы в виде СО2. В качестве кофермента декарбоксилаз функционирует пиридоксальфосфат.

Продуктами декарбоксилирования являются амины, обладающие высокой биологической активностью, поэтому их называют биогенными аминами.

Так из фенилаланина, тирозина и триптофана под влиянием декарбоксилаз ароматических аминокислот образуются нейромедиаторы и гормоны норадреналин и адреналин, тканевые гормоны, в растениях - тканевой гормон роста ауксин, в тканях животных и человека - серотонин.

Из глутаминовой кислоты в результате действия глутаматдекарбоксилазы образуется ?-аминомасляная кислота (ГАМК)

Эта реакция наиболее активно протекает в тормозных синапсах нервной системы. ГАМК в наибольшем количестве содержится в подкорковых образованиях головного мозга, особенно в гипоталамусе.

Из аминокислоты гистидина под влиянием специфического фермента гистидиндекарбоксилазы образуется гистамин. Особенно много его образуется в тканях легких, коже, спинном мозге и подкорковых образованиях головного мозга.Большое количество гистамина образуется и депонируется в тучных клетках соединительной ткани, в которых он представлен в виде белково-гепаринового комплекса.

Гистамин является мощным сосудорасширяющим агентом и при высоких концентрациях даже может вызвать сосудистый коллапс. Образование его происходит 94при травматическом шоке, а также в зоне воспалительного процесса. Гистамин стимулирует секрецию в желудке как пепсина, так и соляной кислоты.

Обезвреживание биогенных аминов осуществляется путем окислительного дезаминирования с участием ферментов аминооксидаз, которые бывают двух типов: моноаминооксидазы (МАО) и диаминооксидазы (ДАО).Продукты дезаминирования биогенных аминов - альдегиды - окисляются с помощью альдегиддегидрогеназ до органических кислот.

10. Трансаминирование аминокислот. Биологическая роль трансаминирования. Ферменты и коферменты, принимающие участие в процессе. Трансаминрованиеаспартата

Механизм реакции трансаминирования непрост и протекает по типу "пинг-понг". Катализируют реакцию ферменты аминотрансферазы, Они являются сложными ферментами, в качестве кофермента имеют пиридоксальфосфат (активная форма витамина В₆).

В тканях насчитывают около 10 аминотрансфераз, обладающие групповой специфичностью и вовлекающие в реакции все аминокислоты, кроме пролина, лизина, треонина, которые не подвергаются трансаминированию.

Весь перенос аминогруппы совершается в две стадии:

· к пиридоксальфосфату сначала присоединяется первая аминокислота, отдает аминогруппу, превращается в кетокислоту и отделяется. Аминогруппа при этом переходит на кофермент и образуется пиридоксаминфосфат.

· на второй стадии к пиридоксаминфосфату присоединяется другая кетокислота, получает аминогруппу, образуется новая аминокислота и пиридоксальфосфат регенерирует.

Схема реакции трансаминирования

Роль и превращение пиридоксальфосфата сводится к образованию промежуточных соединений - шиффовых оснований (альдимин и кетимин). В первой реакции после отщепления воды образуется иминовая связь между остатком аминокислоты и пиридоксальфосфатом. Полученное соединение называется альдимин. Перемещение двойной связи приводит к образованию кетимина, который гидролизуется по месту двойной связи. От фермента отщепляется готовый продукт - кетокислота.



Превращение пиридоксальфосфата в пиридоксаминфосфат при переносе аминогруппы от аминокислоты на кофермент

После отщепления кетокислоты к комплексу пиридоксамин-фермент присоединяется новая кетокислота и процесс идет в обратном порядке: образуется кетимин, затем альдимин, после чего отделяется новая аминокислота.

Реакции полного цикла трансаминирования

Чаще всего аминокислоты взаимодействуют со следующими кетокислотами:

· пировиноградной с образованием аланина,

· щавелевоуксусной с образованием аспартата,

· б-кетоглутаровой с образованием глутамата.

Однако аланин и аспартат в дальнейшем все равно передают свою аминогруппу на б-кетоглутаровую кислоту. Таким образом, в тканях осуществляется поток избыточных аминогрупп на один общий акцептор - б-кетоглутаровую кислоту. В итоге образуется большое количество глутаминовой кислоты.

Далее глутаминовая кислота может вовлекается в процессы связывания аммиака (синтез глутамина) либо в прямое окислительное дезаминирование.

Трансаминированиеаспартата

11. Дезаминирование аминокислот: виды, ферменты, коферменты

Превращение аминокислот с участием NH₂-группы сводится к ее отщеплению от углеродного скелета в реакции дезаминирования.

Типы дезаминирования

· внутримолекулярное - с образованием ненасыщенной жирной кислоты:

· восстановительное с образованием насыщенной жирной кислоты:

· гидролитическое - с образованием карбоновой гидроксикислоты:

· окислительное с образованием кетокислот:

У человека окислительное дезаминирование является основным путем катаболизма аминокислот.

Не все аминокислоты подвергаются окислительному дезаминированию. Гистидин теряет аминогруппу с использованием внутримолекулярного дезаминирования. Треонин и серин либо дегидратируются с последующим отщеплением аммиака (прямое неокислительное дезаминирование), либо подвергаются прямому расщеплению до глицина и ацетальдегида (треонин) или до глицина и гидроксиметила (серин).

У человека основным способом дезаминирования является окислительное дезаминирование. Выделяют два варианта окислительного дезаминирования: прямое и непрямое.

Прямое окислительное дезаминирование

Прямое дезаминирование катализируется одним ферментом, в результате образуется NH₃ и кетокислота. Прямое окислительное дезаминирование может идти в присутствии кислорода (аэробное) и не нуждаться в кислороде (анаэробное).

1. Аэробное прямое окислительное дезаминирование катализируется оксидазами D-аминокислот (D-оксидазы) в качестве кофермента использующими ФАД, и оксидазами L-аминокислот (L-оксидазы) с коферментом ФМН.

Реакция, катализируемая оксидазами D- и L-аминокислот

2. Анаэробное прямое окислительное дезаминирование существует только для глутаминовой кислоты, катализируется только глутаматдегидрогеназой, превращающей глутамат в б-кетоглутарат. Фермент глутаматдегидрогеназа имеется в митохондриях всех клеток организма (кроме мышечных). Этот тип дезаминирования теснейшим образом связан с трансаминированием аминокислот и формирует с ним процесс трансдезаминирования (см ниже).

Реакция прямого окислительного дезаминирования глутаминовой кислоты

В печени реакция используется для получения аммиака из его транспортной формы глутаминовой кислоты. Далее аммиак входит в реакции синтеза мочевины.

Непрямое окислительное дезаминирование (трансдезаминирование)

Непрямое окислительное дезаминирование включает 2 этапа и активно идет во всех клетках организма.

Первый этап заключается в обратимом переносе NH₂-группы с аминокислоты на кетокислоту с образованием новой аминокислоты и новой кетокислоты при участии ферментов аминотрансфераз. Этот перенос называется трансаминирование и его механизм довольно сложен.

В качестве конечной кетокислоты-акцептора ("кетокислота 2") в организме обычно используется б-кетоглутаровая кислота, которая превращается в глутамат ("аминокислота 2").

Схема реакции трансаминирования

В результате трансаминирования свободные аминокислоты теряют б-NH₂-группы и превращаются в соответствующие кетокислоты. Далее их кетоскелеткатаболизирует специфическими путями и вовлекается в цикл трикарбоновых кислот и тканевое дыхание, где сгорает до СО₂ и Н₂О.

При необходимости (например, голодание) углеродный скелет глюкогенных аминокислот может использоваться в печени для синтеза глюкозы в глюконеогенезе. В этом случае количество аминотрансфераз в гепатоците увеличивается под влиянием глюкокортикоидов.

Второй этап состоит в отщеплении аминогруппы от аминокислоты 2 - дезаминирование.

Т.к. в организме коллектором всех аминокислотных аминогрупп является глутаминовая кислота, то только она подвергается окислительному дезаминированию с образованием аммиака и б-кетоглутаровой кислоты. Этот этап осуществляется глутаматдегидрогеназой (перейти вверх к ее реакции), которая имеется в митохондриях всех клеток организма, кроме мышечных.

Учитывая тесную связь обоих этапов, непрямое окислительное дезаминирование называют трансдезаминирование.

Схема обоих этапов трансдезаминирования

Если реакция прямого дезаминирования идет в митохондриях печени, аммиак используется для синтеза мочевины, которая в дальнейшем удаляется с мочой. В эпителии канальцев почек реакция необходима для удаления аммиака в процессе аммониегенеза.

Так как НАДН используется в дыхательной цепи и б-кетоглутарат вовлекается в реакции ЦТК, то реакция активируется при дефиците энергии и ингибируется избытком АТФ и НАДН.

Роль трансаминирования и трансдезаминирования

Реакции трансаминирования:

· активируются в печени, мышцах и других органах при поступлении в клетку избыточного количества тех или иных аминокислот - с целью оптимизации их соотношения,

· обеспечивают синтез заменимых аминокислот в клетке при наличии их углеродного скелета (кетоаналога),

· начинаются при прекращении использования аминокислот на синтез азотсодержащих соединений (белков, креатина, фосфолипидов, пуриновых и пиримидиновых оснований) - с целью дальнейшего катаболизма их безазотистого остатка и выработки энергии,

· необходимы при внутриклеточном голодании, например, при гипогликемиях различного генеза - для использования безазотистого остатка аминокислот в печени для кетогенеза и глюконеогенеза, в других органах - для его прямого вовлечения в реакции цикла трикарбоновых кислот.

При патологиях (сахарный диабет 1 типа, гиперкортицизм) реакции трансаминирования обусловливают появление субстратов для глюконеогенеза и способствуют патологической гипергликемии.

Продукт трансаминирования глутаминовая кислота:

· является одной из транспортных форм аминного азота в гепатоциты,

· способна реагировать со свободным аммиаком, обезвреживая его (синтез глутамина).

Процесс трансдезаминирования идет в организме непрерывно, потому что:

· сопряженные реакции трансаминирования и дезаминирования создают поток лишнего аминного азота из периферических клеток в печень для синтеза мочевины и в почки для синтеза аммонийных солей.

· В мышечных клетках при распаде мышечных белков активируется альтернативный способ дезаминирования аминокислот, связанный с пуриновым циклом АМФ-ИМФ. Образовавшийся при трансаминировании различных аминокислот глутамат при участии аспартатаминотрансферазы реагирует с оксалоацетатом и образуется аспарагиновая кислота. Аспартат далее передает свою аминогруппу на инозинмонофосфат (ИМФ) с образованием АМФ, который в свою очередь подвергается дезаминированию с образованием свободного аммиака.

12. Непрямое дезаминирование аминокислот. Ферменты и коферменты, принимающие участие в процессе. (пример-аланин)

Непрямое дезаминирование аминокислот (трансдезаминирование) протекает в две стадии.

1. Обратимый переносе NH₂-группы с аминокислоты на кетокислоту с образованием новой аминокислоты и новой кетокислоты при участии ферментов аминотрансфераз. Этот перенос- трансаминирование аминокислоты (донор б-NH₂-группы) с а-кетоглутаратом (акцептор аминогруппы). При действии активной трансаминазы аминокислота превращается в кетокислоту, а а-кетоглутарат -- в глутаминовую кислоту. Далее их кетоскелет катаболизирует специфическими путями и вовлекается в цикл трикарбоновых кислот и тканевое дыхание, где сгорает до СО₂ и Н₂О:

2. Окислительное дезаминирование глутамата при действии активной НАД⁺-зависимой глутаматдегидрогеназы (ГДГ) Т.к. в организме коллектором всех аминокислотных аминогрупп является глутаминовая кислота, то только она подвергается окислительному дезаминированию с образованием аммиака и б-кетоглутаровой кислоты.

Суммарная реакция:

Таким образом, в совокупности реакций обеих стадий -- трансаминирова- ния и дезаминирования NH₂-rpynna аминокислоты превращается в аммиак. Глутаминовая кислота в этом процессе выполнила коллекторную функцию -- ее аминогруппа собрана с других аминокислот. Эта функция определяет уникальность роли глутаминовой кислоты в катаболизме других аминокислот.

Обратная последовательность реакций, при которой происходит синтез аминокислот из a-кетокислот (2-оксоглутарата) и аммиака был назван трансреаминированием.

На примере аланина:

Аминокислота аланин терят аминогруппу, перенося его на альфа-КГ, превращаясь в ПВК. Альфа-КГ, с аминогруппой представляет собой глутаминовую кислоту.

Затем, происходит дезаминирование глутаминовой кислоты, с последующим восстановлением до альфа-КГ.

Кофакторы: пиридоксальфосфат и НАД

Ферменты: аланинаминотрансфераза и НАД⁺-зависимой глутаматдегидрогеназы (ГДГ)

13. Прямое дезаминирование аминокислот. Ферменты и коферменты, принимающие участие в процессе. Дезаминирование глутамата, треонина, серина, цистеина и гистидина ( написать формулами схемы реакций, названия ферментов)

Прямое дезаминирование катализируется одним ферментом, в результате образуется NH₃ и кетокислота. Прямое окислительное дезаминирование может идти в присутствии кислорода (аэробное) и не нуждаться в кислороде (анаэробное).

1. Аэробное прямое окислительное дезаминирование катализируется оксидазами D-аминокислот (D-оксидазы) в качестве кофермента использующими ФАД, и оксидазами L-аминокислот (L-оксидазы) с коферментом ФМН.

Сначала, под действием оксидаз, происходит окислительное( с использованием молекулы кислорода) дегидрирование с образованием иминокислоты, перекиси ( перекись может в дальнейшем, для избежания ПОЛ взаимодействует либо с орг.восстановителем, например, глутатионом, либо под действием каталазы до воды и Ѕ кислорода)

Участие принимают кофакторы ( в зависимости от принадлежности к L,D ак они отличаются).

Реакция, катализируемая оксидазами D- и L-аминокислот

2. Анаэробное прямое окислительное дезаминирование существует только для глутаминовой кислоты, катализируется только глутаматдегидрогеназой, превращающей глутамат в б-кетоглутарат. Фермент глутаматдегидрогеназа имеется в митохондриях всех клеток организма (кроме мышечных). Этот тип дезаминирования теснейшим образом связан с трансаминированием аминокислот и формирует с ним процесс трансдезаминирования (см ниже).

Реакция прямого окислительного дезаминирования глутаминовой кислоты

В печени реакция используется для получения аммиака из его транспортной формы глутаминовой кислоты. Далее аммиак входит в реакции синтеза мочевины.

Фермент: глутаматаминотрансфераза

Кофермент: НАД

Дезаминирование глутамата, треонина, серина, цистеина и гистидина

Три специфических фермента (серин- и треониндегидратазы и цистатионинлиаза), катализирующих неокислительное дезаминирование соответственно серина, треонина и цистеина. Эти ферменты требуют присутствия пиридоксальфосфата (ПФ)в качестве кофермента.

Ну и глутамат там наверху)

Вопрос 14. Все про декарбоксилирование

ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ

В природе встречаются разные типы декарбоксилирования аминокислот. В организме человека происходит только окислительное декарбоксилирование. Ферменты - декарбоксилазы.

Их простетическая группа представлена пиридоксальфосфатом - это активная форма витамина В6:

В реакциях декарбоксилирования участвует альдегидная группа пиридоксальфосфата:

Аминокислота соединяется с активным центром фермента, в состав которого входит альдегидная группа ПФ. Образуются Шиффовы основания (альдимины и кетимины). В результате СООН-группа становится лабильной иотщепляется в виде СО2.

Далее происходит гидролиз до соответствующего амина. Эта реакция необратима. Отнятие СО2 происходит без окисления.

Субстратная специфичность декарбоксилаз очень разная. Ещё к каждому ферменту написал про вещества, чтобы можно было легко понять функции декарбоксилирвоания для организма.

1. ГЛУТАМАТДЕКАРБОКСИЛАЗА.Работает в клетках серого вещества головного мозга. Катализирует реакцию превращения глутаминовой кислоты в гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК).

ГАМК является медиатором тормозных импульсов в нервной системе. ГАМК и ее аналоги применяются в медицине как нейротропные средства для лечения эпилепсии и других заболеваний.

2. ОРНИТИН-ДЕКАРБОКСИЛАЗА. Катализируетпревращение орнитина в путресцин:

Образующийся ПУТРЕСЦИН (диаминобутан) является трупным ядом.

В результате присоединения остатковпропиламина из путресцина могут образоваться СПЕРМИН и СПЕРМИДИН. Спермин и спермидин относятся к группе биогенных полиаминов.

Введение полиаминов в организм снижает температуру тела и кровяное давление. Полиамины принимают участие в процессах пролиферации клеток и ростатканей, а также в регуляции биосинтеза белка. Они являются ингибиторами некоторых ферментов, в том числе протеинкиназ.

Орнитиндекарбоксилаза - это первый фермент на пути образования путресцина и остальных полиаминов, это регуляторный фермент процесса.При раковых заболеваниях обнаружено резкое увеличение секреции полиаминов и повышение их экскреции с мочой.

3. ГИСТИДИНДЕКАРБОКСИЛАЗА

Этот фермент имеет абсолютную субстратную специфичность - превращаетгистидин в гистамин:

Гистамин является медиатором и содержится в нервных клетках и в тучных клетках. Обладают сильным сосудорасширяющим действием. Особенно много его выделяется в очаге воспаления. Гистаминиграет важную роль в проявлении аллергических реакций. Известно 2 типа рецепторов к гистамину:H1 и H2.

Эффекты гистамина:

- расширение капилляров и повышение сосудистой проницаемости;

- понижение артериального давления;

- повышение тонуса (спазм) гладких мышц - в том числе гладкой мускулатуры бронхов;

- усиление секреции желудочного сока;

Некоторые из этих эффектов позволяют гистамину принимать участие в формировании аллергических проявлений.

Антигистаминные препараты применяются с целью предотвратить образование гистамина и обладают противовоспалительным и антиаллергическим действием. По механизму действия некоторые из них являются ингибиторами гистидин- декарбоксилазы, а другие конкурируют с гистамином за взаимодействие с рецепторами клеток.

Например, лекарственный препарат циметидин и его аналоги блокируют Н2- рецепторы и таким образом понижают секрецию желудочного сока. Применяются при лечении язвенной болезни желудка.

Блокаторы Н1-рецепторов используются в основном как противоаллергические средства - димедрол, тавегил, супрастин, пипольфен, грандаксин. Некоторые из этих препаратов вызывают сонливость.

Метаболизм простых белков и аминокислот В.220400

4. ДЕКАРБОКСИЛАЗА АРОМАТИЧЕСКИХ АМИНОКИСЛОТ

Превращает несколько разныхаминокислот:

а) триптофан - в триптамин

б) 5-окситриптофан - в триптамин (серотонин)

в) 3,4-диоксифенилаланин - в дофамин

г) гистидин - в гистамин

Серотонин вырабатывается в нервной ткани. Некоторые виды головных болей (мигрени) связаны с избыточной выработкой серотонина. Серотонин сужает сосуды, регулирует свертывание крови. Обладает антиаллергическим действием. Триптамин обладает сходным эффектом.

Аминокислота фенилаланин может в результате окисления присоединять две ОН-группы в кольце и превращаться в диоксифенилаланин (ДОФА). Из него под действием ДЕКАРБОКСИЛАЗЫ АРОМАТИЧЕСКИХ АМИНОКИСЛОТ образуется дофамин. Дофамин является предшественником катехоламинов - норадреналина и адреналина.

Кроме функции предшественника, ДОФАмин имеет свои специфические функции. Если ДОФА метилируется, то образуется a-метил-ДОФА. Это соединение является сильным ингибитором декарбоксилазы ароматических аминокислот. Применяется как лекарственный препарат для понижения артериального давления (называется - альдомет).

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЯ АМИНОКИСЛОТ

1. Реакции необратимы - приводят к необратимому распаду аминокислот.

2. Образуется значительное количество СО2 - конечного продукта метаболизма, который выводится из организма.

3. Образуются амины, которые обладают высокой биологической активностью.

Поэтому такие амины называют биологически активными или биогенными аминами. Они являются медиаторами, с помощью которых сигнал передается от одной клетки к другой и от одной молекулы к другой.

15. Все про образование биогенных аминов

По факту все реакции описаны в вопросе выше, поэтому держите такую табличку

16. Механизмы обезвреживания биогенных аминов. Ферменты и коферменты, принимающие участие в процессах. Для примера написать формулу обезвреживания ГАМК

Существуют два способа инактивации биогенных аминов:

l дезаминирование

l метилирование.

1.Дезаминирование протекает с образованием свободного аммиака и с участием ФАД.( кофактор)Катализирует реакцию моноаминоксидаза(фермент), она обнаружена во многих тканях, но наиболее активна в печени, желудке, почках, кишечнике, нервной ткани.

2.Метилирование биогенного амина происходит при наличии у него гидроксильной группы (дофамин, серотонин). В реакции принимает участие активная форма метионина - S-аденозилметионин (SAM), образуется метилированная форма амина и S-аденозилгомоцистеин (SАГ).

Ферметы- метилтрансферазы

Например, дофамин может обезвреживаться обоими указанными выше способами с образованием промежуточных метаболиов: 3,4-дигидроксифенилуксусной кислоты или 3-метокситирамина. Оба эти вещества превращаются в гомованилиновую кислоту.



ГАМК обезвреживание

17. Взаимосвязь обмена аминокислот с углеводным и липидным обменом, глюкогенные и кетогенные аминокислоты белковый и углеводный

Местами "соединения" обмена углеводов и белков являются пировиноградная кислота, щавелевоуксусная и б-кетоглутаровая кислоты из цикла трикарбоновых кислот, способных в реакциях трансаминирования превращаться, соответственно, в аланин, аспартат и глутамат. Аналогично протекает процесс превращения аминокислот в кетокислоты.

Белковый и липидный

Взаимные преврашения меджу липидами и белками возможны, но затруднительны.

При распаде ТАГ образуются глицерин и свободные ж.к. Глицерин окисляется до ПВК, которая переаминируясь, дает аланин.

Свободные жирныные кислоты подвергаются бетта-окислению и дают ацетил-КоА, который вступает в ЦТК, где образуется альфа-кетоглутарат и щавелевоуксусная кислоты, которые переаминируясь дают глутаминовую и аспарагиновую кислоту соответсвенно.

Глюкогенные и кетогенные а.к

К глюкогенным относятся аминокислоты (их большинство), при распаде которых образуются пируват и метаболиты ЦТК, например, оксалоацетат или б-кетоглутарат. В дальнейшем образующиеся метаболиты ЦТК могут уходить на синтез глюкозы (глюкогенные).

Строго кетогенными являются лизин и лейцин, при их окислении образуется исключительно ацетил-SКоА. Он принимает участие в синтезе кетоновых тел (кетогенные), жирных кислот и холестерола.

Также выделяют небольшую группу смешанных аминокислот, из них образуется пируват, метаболиты ЦТК и ацетил-SКоА (фенилаланин, тирозин, изолейцин, триптофан). Их разные атомы углерода могут включаться как в липиды, так и в глюкозу

18. Нарушения метаболизма отдельных аминокислот. Фенилкетонурия. Биохимическая скриннинг-диагностика ФКУ

Фенилкетонурия - наследственное заболевание, ферментопатия, обусловлено недостаточностью фермента фенилаланингидроксилазы, который катализирует реакцию образования тирозина из фенилаланина(ФА).

вот эта реакция:



В результате этого происходит накопление ФА, из-за этого включаются альтернативные пути превращения ФА:

ФА превращается сначала в фенилпируват, затем в фениллаткат (токсические вещества). Фениллактат при накоплении вызывает нарушении в ЦНС, приводит к умственной отсталости, олигофрении.

Также нарушается выработка гормонов, которые образуются из тирозина - адреналина, норадреналина.

+ при нарушении образования дофамина - нарушение выработки дофахрома (из него образуется меланин), недостаток меланина - волосы и кожа белая.

Скрининг-диагностика:

Данное заболевание наследственное, т.е. еще в утробе образуются ФП и ФЛ, но в этот период есть плацента и токсины выводятся через нее. А вот как только ребенок рождается, начинается накопление ФП и ФЛ. Накапливаются до диагностируемой дозы примерно на 3-5 день после рождения. Именно в этот промежуток делают тест на фенилкетонурию - тест Феллинга - капают на пеленку с мочой ребенка 10% р-р FeCl3, если синяя окраска - значит фенилкетонурия. Симптомы если ничего не делать - проявляютсяв первые полгода жизни.

Однако данное заболевание, при соблюдении диеты, т.е. исключении поступления ФА в организм, может спасти ребенка от умственной отсталости и поможет сохранить интеллект. Нужно исключить такие продукты как шоколад, кондитерские изделия, лимонады всякие, т.к. там аспартат (подсластитель), из него в организме может образовываться ФА, также мясо, молоко, орехи, сыр, рыбу, яйца и т.д.

19. Нарушения метаболизма отдельных аминокислот. Алкаптонурия. Скрининг-диагностика алкаптонурии

Алкаптонурия - генетические обусловленное заболевание, ферментопатия, вызвано недостатком фермента диоксигеназы, которая катализирует реакцию превращения тирозина в гомогентизиновую кислоту (ГК).

В результате ГК не превращается в ацетоуксусную кислоту и фумаровую.

К тому же ГК, являясь растворимой кислотой, выводится с мочой, при контакте с кислородом воздуха образует вещество - АЛКАПТОН - черная окраска, т. о. моча пациентов - черного цвета. Это главный диагностический критерий.

Помимо этого при накоплении ГК с возрастом вызывает нарушение пигментации (становится темной) (охроноз - пигментация соед. ткани), вызывает патологии соед. ткани, откладывается в межпозвоночных дисках. Также наблюдаются Артриты, пат.изменения сухожилий, суставов, синовиальной жидкости.

Первые клинические проявления чаще с возрастом (от 40 лет), но бывают и у новорожденных.

Диагностика:

почернение мочи, нарушение пигментации (склеры и уши темнеют раньше всего) и вот еще:

из презенатции Щетининой:

ниже схемка по фенилкетонурии и алкаптонурии

На этой схеме:

1 - фенилкетонурия

4 - алкаптонурия

20. Нарушения метаболизма отдельных аминокислот. Первичная оксалурия, цистинурия

Наследственные нарушения обмена глицина

Гиперглицинемия характеризуется повышенной концентрацией глицина в крови вследствие дефекта глицинрасщепляющей ферментной системы. Наиболее тяжёлое проявление гиперглицинемии - резкое повреждение мозга, судороги, гипотония, нарушение дыхания.

Глицинурия характеризуется повышенным выделением глицина с мочой (до 1 г/сут) при нормальном содержании его в крови. Один из симптомов - образование оксалатных камней в почках, причём содержание оксалата в моче в норме. Избыток оксалата имеет эндогенное происхождение, он получается из глицина, при дезаминировании которого образуется глиоксилат - предшественник оксалата. Метаболический дефект состоит в нарушении метаболизма глиоксилата - невозможности его превращения снова в глицин из-за дефекта глицинаминотрансферазы. Причиной глицинурии является нарушение реабсорбции глицина в почках. Наследуется как доминантный признак, сцепленный, вероятно, с Х-хромосомой.

Первичная гипероксалатурия характеризуется постоянно высоким выделением оксалата с мочой, независимо от поступления его с пищей. В дальнейшем прогрессирует двустороннее образование оксалатных камней в мочевыводящих путях, развиваются нефрокальциноз и инфекция мочевыводящих путей. Больные погибают в детском возрасте от почечной недостаточности или гипертонии.

Нарушения обмена цистеина

Синтез цистеина происходит из гомоцистеина. При нарушении использования гомоцистеина в организме из него образуется гомоцистин:

Гомоцистин может накапливаться в крови и тканях, выделяться с мочой, вызывая гомоцистинурию. Возможной причиной является наследственное нарушение обмена гомоцистеина либо гиповитаминоз фолиевой кислоты, а также витаминов В₁₂ и В₆. Из других биохимических нарушений можно отметить цистатионинурию, также часто возникающую при недостаточности витаминов группы В.

Заболевания, связанные с нарушением обмена фенилаланина и тирозина

Фенилкетонурия

В печени здоровых людей небольшая часть фенилаланина (около 10%) превращается в фенил-лактат и фенилацетилглутамин.

Этот путь катаболизма фенилаланина становится главным при нарушении основного пути - превращения в тирозин, катализируемого фенилаланингидроксилазой. Такое нарушение сопровождается гиперфенилаланинемией и повышением в крови и моче содержания метаболитов альтернативного пути: фенилпирувата, фенилацетата, фениллактата и фенилацетилглутамина. Дефект фенилаланингидроксилазы приводит к заболеванию фенилкетонурия (ФКУ). Выделяют 2 формы ФКУ:

Классическая ФКУ: наследственное заболевание, связанное с мутациями в гене фенилаланингидроксилазы, которые приводят к снижению активности фермента или полной его инактивации. При этом концентрация фенилаланина повышается в крови в 20 - 30 раз (в норме - 1,0 - 2,0 мг/дл), в моче - в 100 - 300 раз по сравнению с нормой (30 мг/дл). Концентрация фенилпирувата и фениллактата в моче достигает 300 - 600 мг/дл при полном отсутствии в норме.

Наиболее тяжёлые проявления ФКУ: нарушение умственного и физического развития, судорожный синдром, нарушение пигментации. При отсутствии лечения больные не доживают до 30 лет. Частота заболевания - 1:10 000 новорождённых. Заболевание наследуется по аутосомно-рецессивному типу.

Тяжёлые проявления ФКУ связаны с токсическим действием на клетки мозга высоких концентраций фенилаланина, фенилпирувата, фениллактата. Большие концентрации фенилаланина ограничивают транспорт тирозина и триптофана через гематоэнцефалический барьер и тормозят синтез нейромедиаторов (дофамина, норадреналина, серотонина).

Вариантная ФКУ (коферментзависимая ги- перфенилаланинемия): следствие мутаций в генах, контролирующих метаболизм Н₄БП. Клинические проявления: близкие к классической ФКУ. Частота заболевания: 1 - 2 случая на 1 млн новорождённых.

Н₄БП необходим для реакций гидроксилирования не только фенилаланина, но также тирозина и триптофана, поэтому при недостатке этого кофермента нарушается метаболизм всех 3 аминокислот, в том числе и синтез нейромедиаторов. Заболевание характеризуется тяжёлыми неврологическими нарушениями и ранней смертью («злокачественная» ФКУ).

Тирозинемии

Некоторые нарушения катаболизма тирозина в печени приводят к тирозинемии и тирозинурии. Различают 3 типа тирозинемии.

Тирозинемия типа 1 (тирозиноз). Причиной заболевания является, вероятно, дефект фермента фумарилацетоацетатгидролазы, катализирующего расщепление фумарилацетоацетата на фумарат и ацетоацетат. Накапливающиеся метаболиты снижают активность некоторых ферментов и транспортных систем аминокислот. Патофизиология этого нарушения достаточно сложна. Острая форма тирозиноза характерна для новорождённых. Клинические проявления: диарея, рвота, задержка в развитии. Без лечения дети погибают в возрасте 6 - 8 мес из-за развивающейся недостаточности печени. Хроническая форма характеризуется сходными, но менее выраженными симптомами. Гибель наступает в возрасте 10 лет. Содержание тирозина в крови у больных в несколько раз превышает норму. Для лечения используют диету с пониженным содержанием тирозина и фенилаланина.

Тирозинемия типа II (синдром Рихнера-Ханхорта). Причина - дефект фермента тирозинаминотрансферазы. Концентрация тирозина в крови больных повышена. Для заболевания характерны поражения глаз и кожи, умеренная умственная отсталость, нарушение координации движений.

Тирозинемия новорождённых (кратковременная). Заболевание возникает в результате снижения активности фермента п - гидроксифенилпируватдиоксигеназы, превращающего п-гидроксифенилпируват в гомогентизиновую кислоту. В результате в крови больных повышается концентрация п-гидроксифенилацетата, тирозина и фенилаланина. При лечении назначают бедную белком диету и витамин С.

Алкаптонурия («чёрная моча»)

Причина заболевания: дефект диоксигеназы гомогентизиновой кислоты. Для этой болезни характерно выделение с мочой большого количества гомогентизиновой кислоты, которая, окисляясь кислородом воздуха, образует тёмные пигменты алкаптоны. Клиническими проявлениями болезни, кроме потемнения мочи на воздухе, являются пигментация соединительной ткани (охроноз) и артрит. Частота: 2 - 5 случаев на 1 млн новорождённых. Заболевание наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Диагностических методов выявления гетерозиготных носителей дефектного гена к настоящему времени не найдено.

Альбинизм

Причина: врождённый дефект тирозиназы. Этот фермент катализирует превращение тирозина в ДОФА в меланоцитах. В результате дефекта тирозиназы нарушается синтез пигментов меланинов.

Клиническое проявление альбинизма - отсутствие пигментации кожи и волос. У больных часто снижена острота зрения, возникает светобоязнь. Длительное пребывание таких больных под открытым солнцем приводит к раку кожи. Частота заболевания 1:20 000.

Нарушение синтеза катехоламинов может вызывать различные нервно-психические заболевания, причём патологические отклонения наблюдаются как при снижении, так и при увеличении их количества.

Болезнь Паркинсона

Заболевание развивается при недостаточности дофамина в чёрной субстанции мозга. Это одно из самых распространённых неврологических заболеваний (частота 1:200 среди людей старше 60 лет). При этой патологии снижена активность тирозингидроксилазы, ДОФА-декарбоксилазы. Заболевание сопровождается тремя основными симптомами: акинезия (скованность движений), ригидность (напряжение мышц), тремор (непроизвольное дрожание).

Цистинурия - самое частое нарушение канальцевого транспорта аминокислот; наследуется аутосомно-рецессивно и вызвана мутацией гена SLC3A1, кодирующего белок-переносчик диаминомонокарбоновых аминокислот (лизина, аргинина, орнитина и цистина). Экскреция всех этих аминокислот увеличена. Из-за плохой растворимости цистина в моче он образует мочевые камни. Камни возникают в любом возрасте, но чаще между 10 и 30 годами. Рецидивы мочекаменной болезни вызывают нарастающее повреждение почек.

Экскреция цистина с мочой более 250 мг на 1 г креатинина подтверждает диагноз цистинурии. В моче видны характерные шестиугольные кристаллы цистина.

Оксалурия - избыточное выделение с мочой солей щавелевой кислоты. Может быть первичной и вторичной (приобретенной).

Первичная: источник оксалатов - эндогенные процессы. Предшественниками оксалатов являются глицин, фенилаланин, тирозин, триптофан, треонин, аспарагин и аскорбиновая кислота. Крупный эндогенный источник оксалатов - этаноламин. Все предшественники превращаются в щавелевую кислоту через глиоксиловую. Клинические формы болезни - оксалоз и гипероксалурия с нефролитиазом. Биохимически различают два типа, оба наследуемые аутомно-рецессивно.

1. Дефицит карболидазы глиоксиловой кислоты, катализирующей превращение глиоксилата в СО₂ и муравьиную кислоту. С мочой выделяются большие количества щавелевой, гликолевой и глиоксиловой кислот.

2. Дефект в ферментативной системе D-глицерат-дегидрогеназы. С мочой выделяется большое количество щавелевой и глицериновой кислот. Обе ферментные системы функционируют в печени. Клинически два варианта неразличимы.

В обоих случаях у родственников пробандов часто встречаются различные поражения почек. Оксалоз чаще встречается у мальчиков. Первые проявления болезни у 65% пациентов появляются до 5-летнего возраста, 80% не доживает до 20 лет. Первые проявления: изменения в анализах мочи в виде протеинурии и гематурии, возможна почечная колика, рецидивирующее течение пиелонефрита. Образование камней двустороннее, рецидивирующее с коралловидными камнями. Быстро развивается хроническая почечная недостаточность до терминальной стадии. Оксалоз - редкая клиническая форма первичной оксалурии. Значительно чаще встречается первичная изолированная гипероксалурия. Ее течение более мягкое.

21. Катаболизм нуклеопротеинов. Нуклеазы, нуклеотидазы, нуклеозидазы и нуклеозидфосфорилазы

Нуклеопротеины - сложные белки, содержащие в качестве простетической группы нуклеиновые кислоты (РНК или ДНК): рибонуклеопротеины и дезоксирибонуклеопротеины.

Структурными единицами РНК и ДНК являются нуклеотиды, каждый из которых состоит из азотистого основания и пентозы (образующих нуклеозид), соединённых с остатком фосфорной кислоты.

Пентоза и азотистое основание в каждом нуклеотиде связаны N-гликозидной связью, фосфат и пентоза - сложноэфирной связью. Отдельные нуклеотиды в ДНК или РНК связаны 3',5'-фосфодиэфирной связью.

Катаболизм нуклеопротеинов в ЖКТ. Нуклеопротеины, поступающие в организм с пищей, подвергаются расщеплению под действием протеолитических ферментов кишечника. Высвобождаемые нуклеиновые кислоты гидролизуются при участии рибонуклеаз и дезоксирибонуклеаз панкреатического сока до мононуклеотидов. Действие панкреатических нуклеаз дополняют фосфоэстеразы кишечного сока.

Далее под воздействием нуклеотидаз и фосфатаз происходит гидролиз нуклеотидов до нуклеозидов, которые либо всасываются, либо под воздействием ферментов слизистой кишечника расщепляются до пуриновых и пиримидиновых оснований.

В организме человека большая часть пуриновых и пиримидиновых оснований, высвободившихся из нуклеиновых кислот, которые поступают с пищей, превращается в конечные продукты (при этом не происходит их включения во вновь образующиеся молекулы нуклеиновых кислот в тканях организма). То есть, нуклеиновые кислоты пищи практически не выступают в роли поставщика непосредственных предшественников нуклеиновых кислот тканей организма.

В то же время нуклеотиды и нуклеозиды, введённые парентерально, могут включаться в нуклеиновые кислоты без всяких изменений.

Нуклеазы - ферменты, расщепляющие нуклеиновые к-ты до моно- и олигонуклеотидов; относятся к фосфодиэстеразам. Особенно много Н. в соке поджелудочной железы и слюне млекопитающих и человека. Н. могут расщеплять РНК и ДНК (соотв., рибонуклеазы и дезоксирибонуклеазы) или и оба вида НК - неспецифические Н. Это белки сравнительно небольшой молек. массы (н-р, молекула панкреатической рибонуклеазы из 124 аминокислотных остатков), обычно основного характера. Биологическая роль Н. состоит в переваривании и расщеплении чужеродных для данного ор-ма НК, н-р, НК вирусов, попадающих в ор-м. Н. участвуют также в репарации ДНК, вычленяя поврежденные участки молекулы из полинуклеотидной цепи.

Нуклеотидазы - ферменты, катализирующие расщепление фосфомоноэфирных связей в мононуклеотидах с образованием нуклеозидов и неорганического фосфата; относятся к классу гидролаз и подклассу гидролаз фосфомоноэфиров (КФ 3.1.3). Биол, роль Н. связана с их участием в клеточном метаболизме нуклеиновых кислот и их предшественников. По характеру каталитического действия все Н. являются фосфомоноэстеразами, расщепляющими эфирную связь фосфорной к-ты при участии молекулы воды.

В зависимости от того, у какого атома углерода (5'- или 3'-) в углеводном компоненте атакуемого нуклеотида расположен фосфориль-ный остаток, Н. делятся на три группы: 5'-нуклеотидазы, З'-нуклеотидазы и 5' (З')-нуклеотидазы, гидролизующие оба типа мононуклеотидов.

Нуклеозидазы - устаревшее название ферментов, катализирующих расщепление N-гликозидных связей в нуклеозидах с образованием свободных азотистых оснований и углевода; было употребимо в тот период, когда считали что ферментативное расщепление нуклеозидов происходит в результате прямого гидролиза их молекул.

Гидролитические нуклеозидазы (нуклеозидгидролазы) катализируют расщепление N-гликозидной связи при участии молекулы воды, обнаружены во многих растительных и животных тканях, а также у микроорганизмов. Относятся к классу гидролаз, группе гидролаз N-гликозильных соединений (КФ 3.2.2) и отличаются строгой специфичностью к хим. природе углеводного компонента и стереохимии субстрата: они атакуют только бета-рибофуранозидную связь. Катализируемая ими реакция завершается полным гидролизом нуклеозида до свободной D-рибозы и азотистого основания. Нуклеозидгидролазы специфически расщепляют нуклеозиды в зависимости от характера азотистого основания.

Фосфоролитические нуклеозидазы (нуклеозидфосфорилазы) - ферменты класса трансфераз, группы пентозилтрансфераз (КФ 2.4.2), каталитическая активность к-рых заключается в обратимом переносе пентозильного остатка нуклеозида на неорганический фосфат. Широко распространены в тканях животных и человека, дрожжах, бактериях. Катализируют обратимую реакцию, участвуя как в деградации нуклеозидов, сопровождающейся образованием фосфорилированного сахара и свободного азотистого основания, так и в их синтезе из этих соединений. Пурин-специфичные нуклеозидфосфорилазы атакуют рибо- и дезоксирибонуклеозиды, тогда как пиримидилнуклео-зидфосфорилазы проявляют специфичность к углеводному и азотистому компоненту нуклеозида.

22. Синтез пуриновых нуклеотидов. Источники атомов азота и углерода пуринового цикла

Синтез пуриновых оснований происходит во всех клетках организма, главным образом в печени. Исключение: эритроциты, полиморфноядерные лейкоциты, лимфоциты.

Условно все реакции синтеза можно разделить на 4 этапа:

1. Синтез 5'-фосфорибозиламина.

Первая реакция синтеза пуринов заключается в активации углерода в положении С₁ рибозо-5-фосфата, это достигается синтезом 5-фосфорибозил-1-дифосфата (ФРДФ). Фосфорибозил-дифосфат является тем якорем, на основе которого синтезируется сложный пуриновый цикл.

Вторая реакция - это перенос NH₂-группы глутамина на активированный атом С₁ с образованием 5'-фосфорибозиламина. Указанная NH₂-группа фосфорибозиламина уже принадлежит будущему пуриновому кольцу и ее азот будет атомом номер 9.

*Параллельно фофорибозилдифосфат используется при синтезе пиримидиновых нуклеотидов. Он реагирует с оротовой кислотой и рибозо-5-фосфат связывается с ней, образуя оротидилмонофосфат.

2. Синтез инозинмонофосфата.

5-фосфорибозиламин вовлекается в девять реакций, и в результате образуется первый пуриновый нуклеотид - инозинмонофосфорная кислота (ИМФ). В этих реакциях источниками атомов пуринового кольца являются глицин, аспартат, еще одна молекула глутамина, углекислый газ и производные тетрагидрофолиевой кислоты (ТГФК). В целом на синтез пуринового кольца затрачивается энергия 6 молекул АТФ.



3. Синтез аденозинмонофосфата и гуанозинмонофосфата

I. Гуанозинмонофосфат (ГМФ) образуется в двух реакциях - сначала ИМФ окисляется ИМФ-дегидрогеназой до ксантозилмонофосфата, источником кислорода является вода, акцептором водорода - НАД. После этого работает ГМФ-синтетаза, она использует универсальный клеточный донор NH₂-групп - глутамин, источником энергии для реакции служит АТФ.

II. Аденозинмонофосфат (АМФ) также образуется в двух реакциях, но в качестве донора NH₂-группы выступает аспарагиновая кислота. В первой, аденилосукцинат-синтетазной, реакции на присоединение аспартата используется энергия распада ГТФ, во второй реакции аденилосукцинат-лиаза производит удаление части аспарагиновой кислоты в виде фумарата.



4. Образование нуклеозидтрифосфатов АТФ и ГТФ.

Синтез ГТФ осуществляется в 2 стадии посредством переноса макроэргических фосфатных групп от АТФ. Синтез АТФ происходит несколько иначе. АДФ из АМФ образуется также за счет макроэргических связей АТФ. Для синтеза же АТФ из АДФ в митохондриях есть фермент АТФ-синтаза, образующий АТФ в реакциях окислительного фосфорилирования.

Источники атомов азота и углерода пуринового цикла

Два атома азота (N-3 и N-9) пуринового кольца входили в состав амидной группы глутамина, третий атом азота (N-1) - аспарагиновой кислоты (аспартата), a (N-7) - глицина. Атомы углерода (С-4, С-5) входили в состав глицина, т. е. молекула глицина дает три атома. Атомы углерода С-2 и С-8 происходят из формиата, а шестой атом углерода из СО2.

...