От индивидуалните знаци до сешоара Английският биолог В. Бейтсън е един от онези, които формулират цели научни направления и проницателно разграничават „същественото от маловажното“. Той въвежда термина "генетика" през 1906 г. и е организатор на първите конференции по хибридизация,

3. Движения на отделни клетки Много процеси на морфогенеза протичат не чрез преместване на клетъчни слоеве, а чрез преместване на отделни клетки. Понякога движението на клетъчния слой става с частична загуба на неговата епителна структура. Например,

Глава 496. Защо има двадесет кодирани аминокиселини? (XII) На неопитния читател може да изглежда, че елементите на генетичната кодираща машина са описани в предишната глава толкова подробно, че към края на четенето той дори започна да се уморява някак си, чувствайки, че е някак

Глава 8 Въведение в метаболизма Метаболизмът или метаболизмът е съвкупност от химична реакцияв организма, които му осигуряват необходимите за живота вещества и енергия. Метаболитен процес, придружен от образуването на по-прости

Метаболизъм на фруктоза Значително количество фруктоза, образувана по време на разграждането на захарозата, се превръща в глюкоза в чревните клетки, преди да навлезе в системата на порталната вена. Другата част от фруктозата се абсорбира с помощта на протеин носител, т.е. от

Метаболизъм на галактозата Галактозата се образува в червата в резултат на хидролизата на лактозата.Нарушеният метаболизъм на галактозата се проявява в наследствено заболяване - галактоземия. То е следствие от вроден ензимен дефект

Метаболизъм на лактозата Лактозата, дизахарид, се намира само в млякото и се състои от галактоза и глюкоза. Лактозата се синтезира само от секреторните клетки на жлезите на бозайниците по време на кърмене. В млякото се съдържа в количества от 2% до 6% в зависимост от вида

Глава 22. Метаболизъм на холестерола. Биохимия на атеросклерозата Холестеролът е стероид, характерен само за животински организми. Основното място на образуването му в човешкото тяло е черният дроб, където се синтезират 50% от холестерола, 15-20% се образуват в тънките черва, останалата част

Глава 23. Метаболизъм на аминокиселините. Динамично състояние на телесните протеини Значението на аминокиселините за организма се състои преди всичко във факта, че те се използват за синтеза на протеини, чийто метаболизъм заема специално място в метаболитните процеси между тялото и

Метаболизъм на метионин Метионинът е незаменима аминокиселина. Метиловата група на метионина е подвижен едновъглероден фрагмент, използван за синтеза на редица съединения. Прехвърлянето на метиловата група на метионин към съответния акцептор се нарича трансметилиране,

Тема 1. РОЛЯТА НА ПРОТЕИНИТЕ В ХРАНЕНЕТО. ХРАНЕНИЕ НА ПРОТЕИНИ

Практическо значение на темата.Основният и основен източник на аминокиселини за хората са хранителните протеини. За да се гарантира, че тялото се нуждае от аминокиселини, е важно не само състоянието на стомашно-чревния тракт и количеството протеини в храната, но и качествените характеристики на хранителните протеини. Колкото по-близък е аминокиселинният състав на хранителния протеин до аминокиселинния състав на телесните протеини, толкова по-висока е степента на неговото усвояване в храносмилателния тракт. В допълнение, тъканните протеини на тялото, които непрекъснато се метаболизират, за да освободят съставните си мономери, могат да служат като източници на аминокиселини.

Цел на урока.След изучаване на тази тема студентът трябва да знае условията, необходими за ефективното смилане на протеините и усвояването на аминокиселините в стомашно-чревния тракт, факторите, допринасящи за разпадането на аминокиселините в червата и механизмите на неутрализиране на продуктите на гниене и техните биологична роля, да могат да прилагат придобитите знания за решаване на теоретични и практически проблеми.

Първоначално ниво на знания

1. Структурата на аминокиселините (аланин, аспартат, глутамат, хистидин, тирозин, триптофан, цистеин).
2. Коензимни функции на витамини (пиридоксин, никотинамид).
3. Хидрофилни и хидрофобни свойства на органичните съединения.
4. Свойствата на ензимите се определят от техните химическа природа.
5. Механизми на регулиране на активността на каталитичните протеини.
6. Редокс реакции, реакции на пренос и елиминиране на функционални групи в биологични системи.

Аминокиселинните резерви на тялото.

1.1.1. Човешкото тяло съдържа около 100 g свободни аминокиселини, които формират неговия аминокиселинен фонд. Този фонд непрекъснато се попълва от пристигането на нови аминокиселинни молекули, които заменят тези, които са били използвани в метаболитните процеси. Източниците и начините за използване на свободни аминокиселини в тялото са представени на фигура 1.1.

Фигура 1.1.Образуване и използване на свободни аминокиселини в организма.

1.1.2. Проучвания, използващи радиоактивни маркери, показват, че при здрав възрастен, общата скорост на протеинов синтез в тялото е около 400-500 g на ден, като 3/4 от този синтез се осигурява от ендогенни ресурси. Това обяснява факта, че дори по време на гладуване синтезът на определени протеини се извършва с доста висока скорост.

Азотния баланс.

1.2.1. За да се оцени правилно съотношението на процесите на биосинтеза и разграждане на протеини в организма, доста точен параметър е азотният баланс. Азотният баланс е разликата между количеството азот, прието в тялото чрез храната, и количеството азот, отделено от тялото чрез урината, изпражненията, слюнката и потта.

1.2.2. Ако количеството доставен азот надвишава количеството отделен азот, тогава положителен азотен баланс . Характерно е за всички състояния, при които скоростта на протеиновия синтез в организма е по-висока от скоростта на разграждането му, например:

• при жени по време на бременност;
• в детска възраст с адекватно хранене;
• при пациенти в периода на възстановяване;
• при спортисти по време на тренировка;
• с въвеждането на анаболни хормони.

1.2.3. Ако количеството азот, отделен от тялото, надвишава количеството азот, приет от храната, тогава отрицателен азотен баланс . Среща се във всички случаи, когато разграждането на протеините в организма надделява над синтеза им, например.

Протеините формират основата за живота на всички организми, известни на нашата планета. Това са сложни органични молекули, които имат голямо молекулно тегло и са биополимери, състоящи се от аминокиселини. Клетъчните биополимери включват и нуклеинови киселини - ДНК и РНК, които са резултат от полимеризацията на нуклеотидите.

Протеинов метаболизъм и нуклеинова киселинавключва техния синтез от структурните компоненти съответно на аминокиселините и нуклеотидите и разграждане до посочените мономери, последвано от разграждането им до крайни продукти на катаболизма - CO 2, H 2 O, NH 3, пикочна киселина и др.

Тези процеси са химически сложни и практически няма алтернативни байпасни пътища, които да функционират нормално при метаболитни нарушения. Известни са наследствени и придобити заболявания, чиято молекулярна основа са промени в метаболизма на аминокиселините и нуклеотидите. Някои от тях имат тежки клинични прояви, но за съжаление в момента няма ефективни методитяхното лечение. Говорим за заболявания като подагра, синдром на Lesch-Nyhan, ензимопатии на метаболизма на аминокиселините. В тази връзка подробното изследване на нормалния метаболизъм на аминокиселините и нуклеотидите и техните възможни нарушения е от голямо значение за формирането на арсенал от теоретични знания, необходими в практическата работа на лекаря.

Когато пишат лекционните бележки „Метаболизъм на аминокиселините и нуклеотидите“, авторите не си поставят задачата да опишат подробно всички химични процеси и трансформации на аминокиселини и нуклеотиди, които любознателният студент може да намери във всеки учебник по биохимия. Основната задача беше да се представи материалът по такъв начин, че сложните биохимични реакции да се възприемат лесно, достъпно, разбираемо, подчертавайки основното. За „силните“ студенти лекционните материали могат да станат отправна точка за последващо, по-задълбочено изучаване на биохимичните трансформации. За тези, за които биохимията не е станала любим предмет, лекциите ще помогнат за формирането на основата на биохимичните знания, необходими при изучаването на клиничните дисциплини. Авторите изразяват надежда, че предложените лекционни бележки ще станат добър помощник на студентите по пътя към тяхното бъдеща професия.

Предмет. Метаболизъм на аминокиселините: общи метаболитни пътища. Синтез на урея
Планирайте

1 Пътища за трансформация на аминокиселини в тъканите.

2 Трансаминиране на аминокиселини.

3 Дезаминиране на аминокиселини. Индиректно дезаминиране.

5 Обмяна на амоняк. Биосинтеза на урея. Някои клинични аспекти.
1 Пътища за трансформация на аминокиселини в тъканите

Аминокиселините са основният източник на азот за организма на бозайниците. Те са връзка между процесите на синтез и разграждане на азотсъдържащи вещества, предимно протеини. На ден в човешкото тяло се обновяват до 400 g протеин. Като цяло периодът на разпадане на всички протеини в човешкото тяло е 80 дни. Една четвърт от протеиновите аминокиселини (около 100 g) се разграждат необратимо. Тази част се обновява благодарение на хранителните аминокиселини и ендогенния синтез - синтеза на несъществени аминокиселини.

В клетките постоянно се поддържа определено стационарно ниво на аминокиселини - фонд (пул) от свободни аминокиселини. Този фонд се подновява от доставката на аминокиселини и се използва за синтеза на биологично важни химични компоненти на клетката, т.е. могат да бъдат разграничени пътища за влизане и използване клетъчен пул от аминокиселини.

Входни маршрутисвободни аминокиселини, образуващи аминокиселинния пул в клетката:

1 Транспорт на аминокиселини от извънклетъчната течност- транспортират се аминокиселини, които се абсорбират в червата след хидролиза на хранителните протеини.

2 Синтез на незаменими аминокиселини- аминокиселините могат да се синтезират в клетката от междинни продукти на окисление на глюкозата и цикъла на лимонената киселина. Есенциалните аминокиселини включват: аланин, аспарагинова киселина, аспарагин, глутаминова киселина, глутамин, пролин, глицин, серин.

1. 
   Вътреклетъчна протеинова хидролиза- Това е основният път на доставка на аминокиселини. Хидролитичното разцепване на тъканните протеини се катализира от лизозомни протеази. При гладуване, рак и инфекциозни заболявания този процес се засилва.

Начини за използванеаминокиселинен фонд:

1) Синтез на протеини и пептиди- това е основният път на консумация на аминокиселини - 75-80% от клетъчните аминокиселини отиват за техния синтез.

2) Синтез на непротеинови азотсъдържащи съединения:

Пуринови и пиримидинови нуклеотиди;

Порфиринов;

креатин;

Меланин;

Някои витамини и коензими (NAD, CoA, фолиева киселина);

Биогенни амини (хистамин, серотонин);

Хормони (адреналин, тироксин, трийодтиронин);

Медиатори (норепинефрин, ацетилхолин, GABA).

3) Синтез на глюкозаизползвайки въглеродните скелети на гликогенните аминокиселини (глюконеогенеза).

4) В липиден синтезизползвайки ацетилови остатъци от въглеродните скелети на кетогенните аминокиселини.

5) Окисляването до крайни метаболитни продукти (CO 2 , H 2 O, NH 3) е един от начините за осигуряване на клетката с енергия - до 10% от общите енергийни нужди. Всички аминокиселини, които не се използват в синтеза на протеини и други физиологично важни съединения, подлежат на разграждане.

Има общи и специфични пътища за метаболизъм на аминокиселините. Общите пътища на катаболизъм на аминокиселините включват:

1) трансаминиране;

2) дезаминиране;

1. 
   декарбоксилиране.

2 Трансаминиране на аминокиселини
Трансаминацияаминокиселини - основният път на дезаминиране на аминокиселини, който протича без образуването на свободен NH3. Това е обратим процес на прехвърляне на NH 2 група от аминокиселина към -кето киселина. Процесът е открит от A.E. Braunstein и M.B. Крицман (1937).

Всички аминокиселини могат да участват в трансаминирането, с изключение на треонин, лизин, пролин и хидроксипролин.

Реакция на трансаминация в общ изгледкакто следва:
COOH COOH COOH COOH

HC - NH 2 + C = O  C = O + HC - NH 2

R 1 Р 2 R 1 Р 2

аминокиселина  -кето киселина
Ензимите, които катализират този тип реакция, се наричат аминотрансферази (трансаминази). Аминотрансферазите на L-аминокиселините функционират в човешкото тяло. Акцепторът на аминогрупата в реакцията е α-кетокиселините - пируват, оксалоацетат, α-кето-глутарат. Най-често срещаните аминотрансферази са ALT (аланин аминотрансфераза), AST (аспартат аминотрансфераза) и тирозин аминотрансфераза.

Реакцията, катализирана от ензима ALT, е представена по-долу:
COOH COOH COOH COOH

│ │ AlAT│ │

HCNH 2 + С = О  С=О+HCNH2

│ │ │ │

CH 3 CH 2 CH 3 CH 2

Ала │ ПВК │

- кетоглутарат лепило

Реакцията, катализирана от ензима AST, може да бъде схематично изобразена по следния начин:
Asp + -кетоглутарат  Оксалоацетат + Glu.
Коензим трансаминази– пиридоксал фосфат (B 6) – е част от активния център на ензима. В процеса на трансаминиране коензимът действа като носител на аминогрупата и се осъществява взаимното превръщане на две коензимни форми PALP (пиридоксал-5-ph) и PAMF (пиридоксамин-5-ph):

NH 2 – група

PALF  PAMF.

NH 2 – група
Трансаминирането се извършва активно в черния дроб. Това ви позволява да регулирате концентрацията на всякакви аминокиселини в кръвта, включително тези, получени с храна (с изключение на Tre, Lys, Pro). Благодарение на това оптималната смес от аминокиселини се пренася с кръвта до всички органи.

В редица случаи може да възникне нарушение на трансаминирането на аминокиселини:

1) с хиповитаминоза B 6;

2) при лечение на туберкулоза с трансамиазни антагонисти - фтивазид и неговите аналози;

3) при гладуване, цироза и стеатоза на черния дроб има липса на синтез на протеиновата част на трансаминазите.

Определянето на аминотрансферазната активност в кръвната плазма е важно за диагнозата. При патологични състояния цитолизата се увеличава в определен орган, което е придружено от повишаване на активността на тези ензими в кръвта.

Индивидуалните трансаминази се намират в различни тъкани в различни количества. AST е в по-голямо количество в кардиомиоцитите, черния дроб, скелетните мускули, бъбреците и панкреаса. ALT се намира в рекордни количества в черния дроб и в по-малка степен в панкреаса, миокарда и скелетните мускули. Следователно, повишаването на активността на AST в кръвта е по-типично за инфаркт на миокарда (МИ), а повишаването на активността на ALT може да показва цитолиза в хепатоцитите. Така при остър инфекциозен хепатит в кръвта активността на AlAT > AST; но при чернодробна цироза - AST > AlAT. Леко повишаване на активността на ALT също се наблюдава при МИ. Следователно определянето на активността на две трансаминази наведнъж е важен диагностичен тест. Обикновено съотношението активност на AST/AlAT (коефициент на de Ritis) е 1,330,42. При МИ стойността на този коефициент рязко се увеличава, при пациенти с инфекциозен хепатит, напротив, този показател намалява.
3 Дезаминиране на аминокиселини. Индиректно дезаминиране

Процесът е тясно свързан с трансаминирането окислително дезаминиране, в резултат на което групата NH 2 се елиминира с образуването на NH 3, H 2 O и -кето киселина. Дезаминирането на аминокиселините се извършва най-активно в черния дроб и бъбреците.

Процесът се катализира от ензими оксидазикоито са флавопротеини. Има L- и D-аминокиселинни оксидази. Оксидазите на L-аминокиселините са зависими от FMN, D-аминокиселините са зависими от FAD.

Реакцията на окислително дезаминиране на L-аминокиселини може да бъде схематично представена по следния начин:
шап FMN H + H 2 O NH 3

Л– АКЛ– имино киселина  -кето киселини.

В човешкото тяло активността на аминокиселинните оксидази е изключително ниска.

Най-активното окислително дезаминиране на L-глутаминова киселина се случва в клетките:

NAD NADH + H 2 O

L-глутамат L-иминоглутарат -KG + NH 3 .

1 2
1 - Глутамат дехидрогеназа(може да използва както NAD+, така и NADP+);

2 - Този етап настъпва неензимни.

Схематично общо уравнениереакции (тази реакция е обратима):
L-Glu + NAD + H 2 O  -KG + NADH H + + NH 3

Л– глутамат дехидрогеназа– ензим, който катализира тази реакция, който има висока активност и е широко разпространен в тъканите на бозайниците.

Чернодробната глутамат дехидрогеназа е регулаторен ензим, който е локализиран в митохондриите. Активността на този ензим зависи от енергийния статус на клетката. При енергиен дефицит реакцията протича в посока на образуване на α-кетоглутарат и NADH. H +, които се изпращат съответно до CLA и окислително фосфорилиране. В резултат на това синтезът на АТФ в клетката се увеличава. Следователно за глутаматдехидрогеназата инхибиторите са ATP, GTP, NADH, а активаторът е ADP.

Повечето аминокиселини се дезаминират от индиректно дезаминиранее процес на сдвояване на 2 реакции:

1 ) трансаминиране за образуване на глутамат;

2 ) глутамат дехидрогеназна реакция.
аминокиселина -KG NADH H +

NH 3 1 2 NH 3
-кето киселина глутамат NAD
В този случай биологичното значение на трансаминирането ( 1 ) се състои от събиране на аминогрупите на всички разпадащи се аминокиселини под формата на един вид аминокиселина - глутамат. След това глутаминовата киселина се транспортира до митохондриите, където се подлага на окислително дезаминиране под действието на глутамат дехидрогеназа ( 2 ).

Най-активното непряко дезаминиране се случва в черния дроб. Тук полученият NH3 влиза в цикъла на уреята за неутрализация.

Посоката на равновесните процеси на трансаминиране и индиректно дезаминиране до голяма степен зависи от наличието и концентрацията на аминокиселини и α-кетокиселини. При излишък на аминен азот се засилва превръщането на аминокиселините в съответните кетокиселини с последващото им енергийно и пластично използване.
4 Декарбоксилиране на аминокиселини

Това е процесът на елиминиране на карбоксилната група, която се намира в -позиция на аминокиселината, с образуването на амини и CO2. В резултат на декарбоксилирането на аминокиселините се образуват:

1. 
   биогенни амини (хистамин, допамин, тирамин, -аминомаслена киселина - GABA и др.).

UNS CH 2 NH 2

CHNH 2 CO 2 СН 2

CH2COOH

Glu GABA

Декарбоксилирането на аминокиселини за образуване на биогенни амини се извършва най-активно в черния дроб, мозъка и хромафинната тъкан.

2) продукти на "гниещи протеини в червата", които са резултат от декарбоксилиране на аминокиселини под въздействието на чревната микрофлора. Токсичните продукти се образуват от аминокиселини, например:

-CO 2
лизин кадаверин

-CO 2

орнитин путресцин
Общо в човешкото тяло се образуват повече от 40 различни амини. При хипоксия и гладуване се наблюдава повишен синтез на амини. Локално повишаване на синтеза, освобождаването и инактивирането на катехоламини, хистамин и серотонин е характерно за огнищата на възпаление.

Злокачествените тумори с апудоцитен произход, разположени в червата, бронхите и панкреаса, могат да синтезират големи количества серотонин (използвайки до 60% от дневната нужда от триптофан за тази цел).

Биогенните амини са инактивиранипод въздействието на окислителни ФАД-зависими ензими – моноаминооксидази (МАО). Настъпва окислително дезаминиране на амини до алдехиди.

R–CH 2 –NH 2 + FAD + H 2 O  R–CH + NH 3 + FADH 2
Продукти от дезаминиране на биогенни амини – алдехиди– окисляват към органични киселиникато се използва алдехид дехидрогенази.Тези киселини се екскретират в урината или претърпяват допълнително окислително разграждане. Освен това катехол-О-метилтрансферазата участва в разграждането на катехоламините.
Някои клинични аспекти

При условия на блокада на МАО (по време на терапия с антидепресанти) способността за унищожаване на амини намалява. В този случай тялото може да стане чувствително към ефектите на амините. Например яденето на сирене и пиенето на някои видове червено вино, които са богати на тирамин, по време на терапия с МАО инхибитори води до хипертония.

Намаляване на активността на МАО се наблюдава при излишък от хормони на щитовидната жлеза.

Повишаване на активността на МАО може да възникне при дефицит на витамин В1, т.к един от продуктите на метаболизма на В1 е МАО инхибитор.
5 Обмяна на амоняк. Биосинтеза на урея. Някои клинични аспекти

Амонякът е един от крайните продукти на метаболизма на азотсъдържащите вещества. Това е компонент на остатъчната азотна фракция на кръвния серум (заедно с урея, пикочна киселина, креатинин, индикан). Концентрацията на амоняк в кръвта е ниска - 25-40 µmol/l. При по-високи концентрации има токсичен ефект върху организма.

Амонякът е токсичен, предимно за централната нервна система. Токсичността на амоняка се свързва със способността му да нарушава функционирането на централната нервна система, т.к NH3 премахва -кетоглутарат от CLC:
–KG + NH 3 + NADH. H +  Glu + NAD + + H 2 O.
В крайна сметка редуктивно аминиране-кето-глутаратът намалява активността на CLA в клетките на централната нервна система, което от своя страна инхибира активността на аеробното окисление на глюкозата. В резултат на това се нарушава производството на енергия и се развива хипоенергийно състояние, т.к Глюкозата е основният източник на енергия за мозъка.
Н.Х. 3 се образува по време на следните процеси :

1) окислително дезаминиране на аминокиселини - това е основният път за производството на NH3;

1. 
   дезаминиране на биогенни амини;
2. 
   дезаминиране на пуринови основи (аденин, гуанин);
3. 
   катаболизъм на пиримидиновите нуклеотиди.

AMP + H 2 O  IMP + NH 3 .

Ензимът, който катализира тази реакция е аденозин деаминаза.

Амонякът се транспортира чрез кръвта до черния дроб и бъбреците за неутрализиране като част от аминокиселини, основните от които са глутамин, аспарагин и аланин.

Неутрализирането на NH 3 става почти веднага след образуването му, т.к в тъканите веднага се включва в състава на аминокиселините, главно глутамин. Но за по-нататъшна детоксикация и елиминиране на амоняка има биохимични процеси в черния дроб и бъбреците, които са основните пътища за неутрализиране на NH3.

Различават се следните: механизми за неутрализация Н.Х. 3 :

1 ) редуктивно аминиране на -кетоглутарат;

2 ) образуване на амиди на аминокиселините – аспарагин и глутамин;

3 ) образуване на амониеви соли в бъбреците;

4 ) синтез на урея.

В тъканите амонякът трябва незабавно да се неутрализира. Това се постига чрез комбинация от процеси ( 1 ) И ( 2 ).

1. 
   Редуктивно аминиране – кетоглутарат:

Н.Х. 3 +  –KG + NADH . н +  Glu + NAD + H 2 ОТНОСНО.

Ензим - глутамат дехидрогеназа
Този процес изисква значителни концентрации на -KG. За да се избегне преразход на -KG и да не се наруши работата на централната камера, -KG се попълва поради превръщането на PVK  OA  -KG.

2 ) Образуване на амид- Това е важен спомагателен механизъм за неутрализиране на NH3 в тъканите чрез свързването му с Glu или Asp.

Asp + ATP +Н.Х. 3  Asn + AMF + FF nn

Ензим - аспарагин синтаза

Glu + ATP +Н.Х. 3  Gln + AMP + FF nn

Ензим - глутамин синтаза
Този процес е най-активен в централната нервна система, мускулите, бъбреците и черния дроб (за поддържане на вътрешната концентрация на NH3). Главно glnе транспортна форма на нетоксичен NH3 от мозъка, мускулите и други тъкани. Глутаминът лесно прониква през мембраната, защото при физиологични стойности на pH няма заряд. По време на физическа активност аланинът активно транспортира NH3 от мускулите до черния дроб. В допълнение, големи количества аланин се съдържат в кръвта, изтичаща от червата. Този аланин също се изпраща в черния дроб за глюконеогенеза.

3 ) Gln и asn навлизат в бъбреците чрез кръвния поток, където се подлагат на хидролиза с помощта на специални ензими - глутаминаза и аспарагиназа, които също се намират в черния дроб:

Asn + H 2 O  Asp + NH 3 .

Gln + H 2 O  Glu + NH 3 .

Освободеният в бъбречните тубули NH3 се неутрализира с образуване на амониеви соли,които се екскретират в урината:

NH 3 + H + + Cl -  NH 4 Cl.

4 ) Синтез на урея- Това е основният начин за неутрализиране на амоняка. Уреята представлява 80% от екскретирания азот.

Процесът на образуване на урея протича в черния дроб и е цикличен процес, наречен " орнитинов цикъл"(цикъл на Кребс-Хензелайт).

Цикълът включва две аминокиселини, които не са част от протеините - орнитин и цитрулин, и две протеиногенни аминокиселини - аргинин и аспарагин.

Процесът включва пет реакции: първите две протичат в митохондриите, останалите в цитозола на хепатоцитите. Някои ензими за образуване на урея се намират в мозъка, червените кръвни клетки и сърдечния мускул, но целият набор от ензими се намира само в черния дроб.

І реакция– е синтез на карбамоил фосфат:

CO 2 + NH 3 + 2ATP  NH 2 –CO–P + 2ADP + F n.

Ензим - карбамоилфосфат синтазаІ (митохондриална). Има и карбамоил фосфат синтаза II (в цитозола), която участва в синтеза на пиримидиновите нуклеотиди.

Карбамоилфосфат синтаза I е регулаторен ензим, за който активаторе н– ацетил глутамат.

ІІ реакция– включване на карбамоил фосфат в цикличния процес. При тази реакция той се кондензира с орнитин, което води до образуването на цитрулин (реакцията протича и в митохондриите).

IIIреакция- образуване на аргининосукцинат. Това е втората реакция, която използва енергията на АТФ.

IVреакция- разцепване на аргининосукцинат с образуването на аргинин и фумарат. Последните могат да бъдат доставени в централната лаборатория, засилвайки нейната работа. Че. Това е анаплеротична (реакция на попълване) за CLC.

Vреакция -регенерация на орнитин с образуване на урея.
Схема за синтез на урея

CO 2 + NH 3 + 2ATP  карбамоил фосфат + 2ADP + F n

1
NH 2 –CO–NH 2

(урея) Орнитин

5 2

Аргинин Цитрулин

4 3 АТФ

Фумарат AMP

Аргининосукцинат FF n

Ензими:

1 - карбамоилфосфат синтаза;

2 - орнитин карбамоилтрансфераза;

3 - аргининосукцинат синтаза;

4 - аргининосукцинат лиаза;

5 - аргиназа(силни ензимни инхибитори са орнитин и лизин, които се конкурират с аргинин, активатори са Ca 2+ и Mn 2+).

Орнитинът, който се възстановява по време на цикъла, може да предизвика нов цикъл на урея. По своята роля орнитинът е подобен на оксалоацетата в CLC. За завършване на един цикъл са необходими 3 АТФ, които се използват в 1-ва и 3-та реакция.

Орнитиновият цикъл е тясно свързан с CLC.

Схематично връзката може да се представи по следния начин:
2 ATP

орнити- CO 2

нова централна лаборатория

цикъл

Фумарат ATP

Аспартат

Това е "двуколесният велосипед" на Кребс - нито едно колело не може да се "върти" без правилното функциониране на второто.

Екскрецията на синтезираната урея се осигурява от бъбреците. На ден се отделят 20-35 g урея. При промяна на количеството протеин в храната, за да се поддържа азотен баланс, скоростта на синтез на урея в организма се променя:

протеин с храна  синтез на циклични ензими  синтез на урея,

ако  протеинов катаболизъм  синтез на урея количество

екскретиран азот.

По време на гладуване и захарен диабет се наблюдава повишен протеинов катаболизъм и съответно повишена екскреция на урея.

При чернодробни заболявания, придружени от нарушен синтез на урея, концентрацията на амоняк в кръвта се повишава (хиперамонемия) и в резултат на това се развива чернодробна кома.

Генетичен дефекти в ензимите за синтез на урея

Известни са вродени метаболитни нарушения, причинени от дефицит на всеки от петте ензима на цикъла.

При нарушаване на синтеза на урея се наблюдава повишаване на концентрацията на амоняк в кръвта - хиперамонемия, която е най-изразена при дефект на ензими 1 и 2.

Клинични симптоми -общи за всички нарушения на орнитиновия цикъл: повръщане (при деца), отвращение към храни, богати на протеини, нарушена координация на движенията, раздразнителност, сънливост, умствена изостаналост. В някои случаи смъртта може да настъпи през първите месеци от живота.

Диагнозасе извършват нарушения:

1) чрез определяне на концентрацията на амоняк и междинни продукти от цикъла на орнитин в кръвта и урината;

2) чрез определяне на активността на ензимите в чернодробни биопсии.

Наследствените ензимопатии на орнитиновия цикъл включват:

• 
  хиперамонемияІ Тип – дефицит на карбамоил-фосфат синтаза I (няколко случая, тежка хиперамонемия);
• 
  хиперамонемияІІ Тип – дефицит на орнитин карбамоилтрансфераза (многобройни случаи). В кръвта, цереброспиналната течност и урината се повишава концентрацията на амоняк и глутамин.Повишаването на концентрацията на амоняк води до повишаване на активността на глутамин синтазата;
• 
  цитрулинемия– дефект на аргининосукцинат синтаза (рядко заболяване). Голямо количество цитрулин се екскретира в урината, концентрацията на цитрулин в плазмата и цереброспиналната течност се увеличава;

• 
  аргининосукцинатна ацидурия– дефект на аргинин сукцинат лиаза (рядко заболяване). Концентрацията на аргининосукцинат в кръвта, цереброспиналната течност и урината се повишава. Заболяването обикновено се развива рано и е фатално в ранна възраст. За да диагностицирате това заболяване, определете наличието на аргининосукцинат в урината (хартиена хроматография) и червените кръвни клетки (по избор). Ранната диагностика се извършва чрез амниоцентеза;
• 
  аргининемия - аргиназен дефект. Има повишаване на концентрацията на аргинин в кръвта и цереброспиналната течност (в червените кръвни клетки има ниска аргиназна активност). Ако пациентът премине към диета с ниско съдържание на протеини, концентрацията на амоняк в кръвта намалява.

Лекция 2

Предмет. Специализирани метаболитни пътища

аминокиселини и циклични аминокиселини.

Наследствени ензимопатии

аминокиселинен метаболизъм
Планирайте

1 Метаболитни пътища на безазотния аминокиселинен скелет. Гликогенни и кетогенни аминокиселини.

2 Метаболизъм на глицин и серин.

3 Метаболизъм на съдържащи сяра аминокиселини. Синтез на креатин.

4 Метаболизъм на аминокиселини с разклонена верига.

5 Метаболизъм на циклични аминокиселини (фенилалин, тирозин, триптофан и хистидин).

6 Наследствени нарушения на метаболизма на аминокиселините.
1 Метаболитни пътища на безазотния аминокиселинен скелет. Гликогенни и кетогенни аминокиселини

В резултат на реакциите на трансаминиране и дезаминиране се образуват безазотни скелети от аминокиселини (-кетокиселини).

Въглеродните скелети на протеиногенните аминокиселини, след елиминирането на NH2 групата, в крайна сметка се превръщат в 5 продукта, които участват в CLA: ацетил-КоА, фумарат, сукцинил-КоА, -кетоглутарат, оксало-ацетат.

В CLC, пълното окисляване на въглеродните скелети на аминокиселините става с освобождаване на значително количество енергия, което е съизмеримо с количеството енергия, освободено, когато аеробно окисление 1 молекула глюкоза.

Схематично пътищата за навлизане на α-кето киселини в CLA са показани по-долу:

Ala, Cis, Tre

Гли, Сер,

ПВК

Ацетил-КоА

Ацетоацетил-КоА

Asn, Asp

ОА

Tyr, Fen, Trp
ЦЛК

Фумарат

–КИЛОГРАМА

Gln, Glu, Arg, Gis, Pro

Сукцинил-КоА

Ил, Вал, Мет

Гликогенни и кетогенни аминокиселини

Гликогенни аминокиселини- това са аминокиселини, които могат да бъдат субстрати за синтеза на глюкоза, т.к могат да се превърнат в пируват, оксалоацетат, фосфоенол-пируват - това са прекурсорни съединения за глюкозата по време на глюконеогенезата. Тези аминокиселини включват всички протеиногенни аминокиселини с изключение на Leu и Lys.

Кетогенни аминокиселиние субстрат за кетогенезата и липидния синтез. Те включват Ley, Liz, Ile, Tyr, Trp, Fen. Leu и Lys са наистина кетогенни аминокиселини, защото Ile, Trp, Fen могат да бъдат едновременно гликогенни.
2 Метаболизъм на глицин и серин
Глицинът се превръща в серин с участието на коензимната форма на фолиевата киселина (BC) - тетрахидрофолиева киселина или THFA (H 4 - фолат).
3 Метаболизъм на съдържащи сяра аминокиселини. Синтез на креатин

Метионине незаменима аминокиселина, която е основният донор на метиловите групи в реакциите на метилиране.

Активната форма е S-аденозилметионин (SAM), чиято реакция на образуване е показана по-долу:
Meth + ATP  S-аденозилметионин + FFn + Fn.

Ензим - метионин аденозилтрансфераза.

SAM участва в реакциите на метилиране по време на синтеза на: холин, креатин, адреналин, меланин, нуклеотиди, растителни алкалоиди. След прехвърлянето на СН3 групата SAM се превръща в S-аденозилхомоцистеин, който в резултат на последователност от реакции се редуцира до метионин:
S-аденозилметионин S-аденозилхомоцистеин

аденозин

храна с метионин
метионинхомоцистеин.

сукцинил-КоА

Този цикличен процес не може да функционира без постоянно снабдяване с Met, т.к Мет се консумира при катаболни реакции.

Мет, като донор на метилови групи, участва в синтеза на креатин.
Синтез на креатин

Креатинът е основният субстрат за образуването на креатин фосфат в мускулите и нервната тъкан. Синтезът на креатин се извършва последователно в бъбреците и черния дроб (част от него може да се синтезира в панкреаса).

Има два етапа на синтез:

1 Среща се в бъбреците:

Arg + Gln Орнитин + Гликоциамин.

(Гуанидин ацетат)

Ензим - глицинамидинотрансфераза (трансаминаза).
2 Възниква в черния дроб след транспортиране на гликоциамин от бъбреците:
S-аденозилметионин S-аденозилхомоцистеин

Гликоциамин креатин

Ензим - гуанидин ацетат метилтрансфераза.
След това креатинът се фосфорилира, за да образува високоенергиен фосфат - креатин фосфат, който е форма на съхранение на енергия в мускулите и нервната система. Ензимът, който катализира тази реакция е креатин фосфокиназа(KFK):

Креатин + ATP Creatine-ph + ADP

неензимни

креатининс урина.
Цис -Това е незаменима аминокиселина, чиято основна роля е следната:

1) участва в стабилизирането на структурата на протеини и пептиди - образува дисулфидни връзки;

1. 
   е структурен компонентглутатион трипептид (glu-cis-gly), който като коензим участва във функционирането на антиоксидантната система на организма, транспорта на някои аминокиселини през мембраните, редукцията на аскорбинова киселина от дехидроаскорбинова киселина и др.

3) по време на цис катаболизма се образува пируват, който се използва като субстрат за глюконеогенезата, т.е. цис - гликогенна аминокиселина;

1. 
   участва в синтеза на таурин - физиологично важна връзка, който е необходим за образуването на сдвоени жлъчни киселини, може да действа като медиатор в централната нервна система и е важен за функционирането на миокарда.

-CO 2

Cys  Цистеинова киселина Таурин

CH 2 – CH – COOH CH 2 – CH 2

HO 3 S NH 2 SH NH 2
Тауринът помага за намаляване на нивата на холестерола при атеросклероза, т.к участва в синтеза на жлъчни киселини.

Аминокиселините с разклонена верига (BCA) - валин, левцин, изолевцин - се превръщат по време на катаболизъм в α-кето киселини (хидрокси киселини с разклонена верига - BCCA). - Н.Х. 3

АКРЦ  ОКРЦ

Етапи на окисление на ACC:

1) трансаминиране:

ACCR + –KG  ACRC + Glu.

Ензим - АСС аминотрансфераза.

Най-високата активност на този ензим се наблюдава в сърцето и бъбреците, по-малко - в скелетните мускули, най-ниската - в черния дроб;

2) дехидратация на OCRC до междинни продукти CLC. Ензим - дехидрогеназа OCRC –локализиран във вътрешната митохондриална мембрана и катализира реакцията на окислително декарбоксилиране, което води до образуването на междинни продукти на CLA:

Leu  ацетил-КоА и ацетоацетат.

Val, Ile  сукцинил-КоА.
Катаболизмът на Val и Ile (както и Met) до сукцинил-CoA се придружава от образуването на пропионил-CoA и метилмалонил-CoA:

Метаболизмът като преобразуване на енергия

От молекулярна гледна точка животът на многоклетъчния организъм е сложно организирани генетични и биохимични реакции, които протичат по подреден начин на клетъчно, междуклетъчно, тъканно, органно и системно ниво на организация и отразяват метаболизма или взаимодействието между молекулите и атомите на различни химични съединения (биологични материали).

Реакциите, които възникват по време на метаболизма, се наричат метаболизъмили метаболитни реакции. Както беше посочено в предишната глава, сред основните химични съединения на клетката са: вода (70-90% от обема), която определя свойствата на биологичните материали; соли Na, Ca, K, Mg, Cl и други микроелементи, разтворени във вода; органични съединения(10-30% от обема), които са ценен вид биологично гориво. Разнообразието от органични молекули се създава чрез комбиниране на въглеродни атоми с атоми на други химични елементи.

Всеки химичен елементхарактеризиращ се с валентност или способност да образува определено количество ковалентни връзки. Така се образуват прости молекули:алкохоли (алкохол), включително въглеродна верига и хидроксилна група (HO), амини (аминогрупа - NH 2), киселини (карбоксилна група - COOH) и др. От различни комбинации от прости молекули се образуват сложни молекули,включително най-важните за тялото молекули от нуклеинови киселини, протеини, мазнини и въглехидрати. Всички тези молекули се образуват в резултат на метаболитни реакции. Има два вида метаболитни реакции: анаболенили синтез на молекули, необходими за живота (анаболизъм) и катаболенили разграждане на молекули (катаболизъм). Участник в метаболитна реакция е метаболит,резултат от метаболитна реакция е продукт.Ако продуктът от метаболитна реакция служи като изходен материал за следващата реакция, той е такъв субстрат.

Верига от такива последователни реакции е метаболитен път.Метаболитните пътища са сложни и взаимосвързани. Всякакъв начин

трябва незабавно да се адаптира към текущата ситуация в отделна клетка и в целия организъм, въз основа на информация, идваща от други пътища или различни връзки на един път. Всеки метаболитен път се основава на енергийни преобразувания, които определят кой път е възможен и кой не.

Енергийни преобразувания(нейните трансформации) са От една странасъгласуване на производството на биогорива с постоянно променящите се нужди от него; от друга странаТова е подчинение на скоростта и посоките на енергийната трансформация в отделните клетки на нуждите и жизнения ритъм на целия организъм, който периодично се храни и пости, работи и почива, ражда, храни, отглежда и учи потомството си на опит от взаимодействие с околната среда. Освен това, в хода на функционирането си, всеки организъм боледува за кратко или продължително време, рядко или често, изразходвайки запаси от налична енергия през периода на заболяването.

Така енергийните трансформации в клетките, тъканите, органите и системите на тялото се случват постоянно през целия живот на индивида. Въпреки това можем да приемем, че те започват с приема на храна, когато молекулите на хранителните вещества се „разглобяват“ от клетките, за да произведат енергия (биологично гориво), която след това се използва за метаболизъм и синтез на вещества, необходими на тялото.

Координацията и интеграцията на всички енергийни трансформации се осигурява от основните регулаторни системи на тялото: нервната и ендокринната, както и имунната система, която упражнява своето регулаторно действие или косвено чрез невроендокринна регулация, или чрез своите лимфоидни органи, които имат ендокринни функция (вижте глава 14). Като цяло, контролът върху енергийните трансформации в тялото се осигурява от комбинираното действие на невротрансмитери, хормони, регулаторни растежни фактори, както и различни сигнални молекули, които медиират енергийния метаболизъм (виж Глава 8).

Говорейки за ролята на отделните клетки и тъкани в разпределението и потреблението на енергия, постъпваща в тялото под формата на храна, както и ролята на водата (виж Глава 6), трябва да подчертаем най-енергоемките и енергоемки клетки на черния дроб, мускулите, мозъка, мастните клетки и червените кръвни клетки. Например при нормално хранене чернодробните клетки съхраняват глюкозата под формата на гликоген, а при гладуване я освобождават до изчерпване на целия й запас. Ако наличност

гликогенът е изсъхнал, черният дроб превръща аминокиселините в глюкоза (глюконеогенеза) и първо превръща мазнините (мастни киселини) в кетонови тела, а след това (чрез окисление) синтезира от тях триглицериди, които са енергийни носители. Триглицеридите навлизат в кръвта и се разпределят във всички тъкани и органи, включително мозъка, който няма собствен енергийни запаси. Следователно транспортирането на глюкоза в невроните е пасивно по природа и не изисква външен разход на енергия. В системата пасивен транспортучастват регулаторни пори, канали за междуклетъчни връзки и клетъчни мембрани (вижте глава 6). Тези канали контролират преминаването на различни молекули и йонни потоци и тяхната пропускателна способност (например за Ca 2+, K + и Na + йони) зависи от сигнали, външни за клетката, които пристигат до вратите на каналите, в които рецепторите които ги разпознават се намират.

От своя страна транспортът на глюкоза в еритроцитите е активен, тъй като се осъществява поради концентрационен градиент или улеснена дифузия поради двупосочното противодействие на Cl - и HCO - аниони през плазмената мембрана на еритроцита. В този случай активният транспорт възниква поради външен източник на енергия, освободен по време на хидролизата на АТФ, и протича (поради такова движение) срещу градиента на концентрация.

Различни източници на енергия за мускулите включват глюкоза и гликоген, мастни киселини, кетонови тела и аминокиселини. Специално място във вътреклетъчния енергиен метаболизъм заемат митохондриите, които са отговорни за "тъканното дишане" или енергийния метаболизъм поради процесите на окисление и фосфорилиране, както и синтеза на АТФ за "критично зависими" тъкани и органи, функциониране от които зависи изцяло от навременното попълване на резервите от АТФ. Сред тези "критично зависими" морфофункционални структури са клетките и тъканите на мозъка, миокарда, скелетните мускули, ретината, Лангерхансовите острови в панкреаса и др. Настъпващите в тях нарушения на енергийния метаболизъм имат значителен принос към спектъра и обема на човешкия наследствена патология.

В същото време самите митохондрии често „страдат“. По този начин към днешна дата е идентифициран голям клас митохондриални заболявания (над 200 нозологии), проявяващи се с увреждане на пациентите поради тежки невродегенеративни симптоми на фона на значително намаляване на енергийните резерви (виж Глава 26).

По-специално, нарушения в структурата и функцията на митохондриите са идентифицирани при болестите на Алцхаймер и Паркинсон (виж Глава 28), кардиомиопатичен синдром, захарен диабет и други патологии.

Трофична опора

Трофична опораили трофизъм, е набор от метаболитни реакции, които определят запазването на структурата и функционирането на клетките, тъканите, органите и системите на тялото, тяхното увеличаване в процеса на прекомерно функционално натоварване (състояние на хипертрофия) или намаляване в процеса на функционално бездействие (състояние на недохранване). Трофичното осигуряване на всички структури на тялото се осъществява с помощта на нервни влакна и сигнални молекули, достигащи до рецепторите на клетъчната мембрана в целевите клетки. Последните не само информират невроните за тяхното състояние, но също така имат стимулиращ ефект върху тях, инициирайки адекватни функционални промени в невроните и следователно медиирайки обратния ефект върху целевите клетки. В същото време тя самата нервна системаосигурява собствен трофизъм единствено благодарение на сигнални молекули, навлизащи в невроните от целевите клетки, които те инервират. Всички метаболитни реакции, протичащи в многоклетъчен организъм, се катализират от регулаторни ензимни протеини и възникват поради свързването на ензимите към субстратите. Този вид реакция се нарича ензимен.

Ензими и ензимни реакции

Молекулата на ензима е способна да образува активен център или „джоб“, в който навлиза молекулата на субстрата и в който се „атакува“ от различни функционално активни групи.

Според законите на класическата генетика една биохимична реакция се катализира от един ензим. Тя се основава на формулата, предложена през 1941 г. от J. Beadle и E. Tatem: „Един ген - един ензим“, който по-късно се трансформира във формулата: „Един ген - една полипептидна верига“, която дълго време се смяташе централната догма на молекулярната биология (виж Глава 1).

Трябва да се отбележи, че този принцип, общ за ензимологията, сега доста често се наблюдава за многофункционални ензими и мултиензимни системи (комплекси).

Ензимните реакции, протичащи в тялото, се основават на модели на Михаелис-Ментен,който взема предвид всички известни формули за генна експресия:

където Е е ензимът; S - субстрат; ES и EP - комплекси на ензима със субстрата S и ензима с продукта P.

Следователно, една единствена ензимна реакция изисква най-малко субстрат и ензим. В този случай субстратът може да бъде ДНК, РНК, протеин или други молекули, а ензимът може да бъде молекули на регулаторни протеини. Ензимните реакции съпътстват всички алтернативни процеси в клетката и тялото: прогрес и регресия, синтез и разпад, развитие и инволюция (стареене), възбуждане и инхибиране, сън и бодърстване и изобщо всички други молекулярни процеси (физикохимични, генетични и биохимични, морфологични). , физиологични и патофизиологични), свързани с онтогенезата (виж Глава 12).

Функции на клетката и тялото, осигурени от ензими

Както знаете, ензимите осигуряват множество функции на клетките и организмите. Нека изброим най-важните ензимни реакции. Това:

Експресия на гени, които произвеждат структурни и функционални протеини за клетки, тъкани, органи и системи на тялото (ДНК-иРНК-протеинови реакции);

Защитни реакции на организма: вроден и придобит имунитет, съсирване на кръвта, действието на цитохром Р 450 и др. (ензим-протеин, ензим-субстрат реакции);

Разпознаване на молекули по време на техния трансмембранен транспорт (включително контрол на йонните потоци), взаимодействие на хормони и други сигнални молекули с рецептори, генериране и провеждане на нервни импулси и др. (същите реакции);

Умствена дейност, работа на мускулните клетки и др. (същите реакции). В допълнение, това са и ензимни реакции, които се случват между нуклеиновите киселини, започвайки от етапа на оплождане на гамети. Например ДНК-ДНК реакцията включва ензими в цитоплазмата на яйцеклетката и ядрени транскрипционни фактори, съдържащи се в яйцеклетката и спермата. Други примери са ДНК-иРНК реакции по време на транскрипция, иРНК-рРНК реакции, иРНК-тРНК реакции по време на транслация и реакции

сайт-специфично свързване между аминокиселинни остатъци на ензими и ДНК нуклеотидни последователности.

ОСНОВНИ ВЪТРЕКЛЕТЪЧНИ СЪБИТИЯ

МЕТАБОЛИЗЪМ

Сред многото различни биологично значими събития на вътреклетъчния метаболизъм, първо трябва да разгледаме основните "технологични" процеси, протичащи на молекулярно ниво - метаболизма на пуринови и пиримидинови нуклеотиди, несъществени и незаменими аминокиселини, разграждане на ДНК и протеини.

Нуклеотиден метаболизъм

Нуклеотидът е комбинация от три елемента: фосфат-захарна основа. В това съединение фосфатът е свързан с производството на енергия. В този случай основният енергиен субстрат, ATP, играе централна роля, въпреки че други енергийни съединения (GTP, CTP, UTP) също участват. Въглехидратните компоненти на нуклеотида са дезоксирибоза или рибоза. Азотните бази се свързват с тях чрез азотния атом (N) в деветата позиция на пурина и първата позиция на пиримидина, осигурявайки предаването на наследствена информация.

Азотните бази на нуклеотида са пурини A и G и пиримидини C, T и U.

ДНК нуклеотидите (дезоксирибонуклеотиди) включват: аденин (dAMP), гуанин (dGMP), цитозин (dCMP) и тимин (dTMP).

РНК нуклеотидите (рибонуклеотиди) включват: аденилова (AMP), гуанилна (GMP), цидилова (CMP) и уридилова (UMP) киселини.

Синтез на пуринови нуклеотиди

Повечето клетки синтезират пурини de novo от прекурсори, които имат малко молекулно тегло. Източници на свободни пурини са нуклеинови киселини, които се разпадат в клетъчните лизозоми по време на разграждането на ДНК молекулата, а мястото на техния синтез е черният дроб.

Пуринов цикъле реакция на риботилиране или добавяне на компонентни фрагменти към рибозо-5-фосфат. Това

механизмът е характерен за de novo синтеза на пурини, свободни пурини и пиримидинови нуклеотиди с участието на 5-фосфорибозил-1-пируват (активната форма на рибоза-5-фосфат) или фосфорибозил-1-пирофосфат (PRPP). Образуването на PRPP става по пентозофосфатния път по време на прехвърлянето на пирофосфатна група (PP) от глутамин ATP, катализирано от PRPP синтетаза. Продуктът от тази реакция е 5-фосфорибозиламин. След образуването му протича поредица от последователни реакции (общо 9), завършващи със сглобяването на първия пуринов нуклеотид, включително хипоксантин - това инозинова киселина(IMP).

Образуването на IMP служи като вид метаболитен кръстопът: от тази киселина се образува аденин или гуанин.

По време на тези трансформации формилна група (FH) също се образува от NH 10 -формилтетрахидрофолат или тетрахидрофолат (FH 4) - това е реакция на формилиране. Участник в реакцията на формилиране, тетрахидрофолат (FH 4) е коензим на витамин F или фолиева (птероилглутаминова) киселина. FH 4 се редуцира от хидрофолат редуктаза (FH 2) с участието на NADPH и формилтрансфераза.

Формилната група също идва от серин, който в присъствието на серин хидроксиметилаза прехвърля хидроксиметилова група (CH 2 OH) към FH 4, което води до образуването на глицин, вода и N 5 N 10 -метилен-FH 4 . Въпреки това, последното съединение все още не е готово да участва във формилирането, тъй като метиленовата група (CH2) е по-редуцирана от формилната група (FH). Следователно CH 2 се окислява от ензима NADP + до метилово производно, което след хидролиза се превръща в N 10 -формил-FH 4 или донор на формилна група, необходим за синтеза на пуринови нуклеотиди. Тук е уместно да се отбележи, че de novo синтезът на пурини не произвежда свободни пурини, тъй като новите пурини веднага се превръщат в пуринови нуклеотиди. Известен е и път за синтез на пуринови нуклеотиди, по време на който свободните пурини, получени от разграждането на нуклеотидите и запазени след взаимодействие с PRPP, се превръщат в тях. В този път участват две фосфорибозилтрансферази: едната катализира образуването на пуринови нуклеотиди от аденин, другата от хипоксантин и гуанин. Освен това във втория случай (синтез на пуринови нуклеотиди от хипоксантин или AMP рибонуклеотид и синтез на гуанин от GMP рибонуклеотид) участва хипоксантин-гуанин фосфорибозилтрансфераза

(GGPRT), който, взаимодействайки с PRPP, образува IMP и неорганичен фосфор (P). За човешките клетки запазването на аденин изглежда е по-малко важно от запазването на хипоксантин и гуанин. Свободният хипоксантин се образува от AMP, когато фосфатната група (PH) се отстранява от 5-нуклеотидазата и се превръща в аденозин, от който NH2 групата се отстранява от ензима аденозин деаминаза (ADA). В резултат на това аденозинът се превръща в инозин, от който с помощта на друг ензим - нуклеозид фосфорилаза, се образуват хипоксантин и рибозо-1-фосфат.

Трябва също да се отбележи, че при липса на ADA в този метаболитен път се развива автозомно-рецесивно лимфоцитно заболяване (20q13.11), проявяващо се с тежък комбиниран имунодефицит (SCID). Методът за лечение на SCID, предложен в САЩ през 1990 г., стана първият случай на използване в медицината на метод на генна терапия, чиято същност беше въвеждането на стволови клетки от костен мозък инвитронормален ADA ген и последваща автотрансплантация на тези клетки in vivo(вижте глава 20).

В заключение трябва да се подчертае, че синтезът на пуринови нуклеотиди изисква големи енергийни разходи от клетката и следователно механизмът на повторно използване на свободни пурини е по-полезен за нея, тъй като позволява на клетката да ограничи de novo синтеза.

В допълнение, тялото има уникални клетки (еритроцити), които не са способни да синтезират пурини de novo и следователно използват само готови пуринови основи. Значението на механизма за рециклиране на свободни пурини може да се демонстрира чрез примера на X-свързания рецесивен синдром на Lesch-Nyhan (Xq26-27), свързан с умствена изостаналост, нарушения на координацията и автоагресия (поради липсата на HGPRT). При такива пациенти de novo синтезът на пуринови нуклеозиди (има захар и основа, но няма фосфат) рязко се увеличава в чернодробните клетки, което води до повишаване на нивото на PRPP, образуването голямо количествопикочна киселина (в черния дроб) и отлагане на уратни кристали (в бъбреците).

Подобни симптоми се наблюдават при подагра, но в този случай пациентите нямат неврологични разстройства (по все още неизвестни причини). Очевидно подаграта е фенокопие на синдрома на Lesch-Nayhan. Важно е да се отбележи, че пикочната киселина, образувана в черния дроб от хипоксантин и гуанин, се инхибира от алопурин. Това лекарство се използва за лечение на подагра, причинява преобладаващо натрупване на гуанин, а не на урати

и хипоксантин, които са разтворими във вода и следователно лесно се отделят от тялото.

Пътят на синтез на пуринови нуклеотиди de novo е пример за инхибиране на алостерична обратна връзка. В този случай мястото на контрол на инхибирането е първата (обратима) реакция на синтеза на пурин. Катализира се от PRPP синтетаза, която се инхибира от рибонуклеотидите AMP, ADP, GMP и GDP.

Синтез на пиримидинови нуклеотиди

Повечето клетки синтезират пиримидинови нуклеотиди de novo. В същото време е известен пътят на повторно използване на свободните пиримидини, който е по-слабо изразен от този на пурините.

Синтезът на свободните пиримидини започва с аспарагинова киселина и води до образуването на оротова киселина (съединение с циклична структура), която в присъствието на PRPP и под действието на кинази се превръща в урацил (UMP).

По време на балансираното производство на дезоксинуклеотидни трифосфати (както и пурини) възниква регулиране на алостеричната обратна връзка (виж Глава 8). Редукцията им става на ниво дифосфати с помощта на NADPH (пренася електрони към редуктазата). Едва след това те се превръщат в трифосфати на няколко етапа (в резултат на фосфорилиране от кинази с участието на АТФ). Първо, dUTP, който не участва в синтеза (съдържа тимин), се хидролизира в dUMP, за да образува РР. След това dUMP се метилира до dTMP.

Метилиране- това е прехвърлянето на силно активна метилова група (CH3) от донорния метионин към молекули на други съединения, включително ДНК (виж по-долу). В този случай нуклеозид-тимидинът се ресинтезира до ТМР под действието на тимидин киназата.

Метилирането на dUMP също се извършва под действието на ензима тимидилат синтетаза, чийто коензим е N 5 N 10 -метилен-FH 4 или метилентетрахидрофолат (FH 4). След това dTMP се фосфорилира в dTTP (метилиран урацил), който се превръща в dTTP.

В случай на синтез на пурин, метиленовата група (CH 2) се окислява, за да образува формилна група (виж по-горе), а в случай на синтез на тимидилат, тя се редуцира и прехвърля към метиловата група (CH 3) на тимина в наличието на тимидилат синтетаза. В този случай FH 4 се превръща в FH 2. За реакцията на обратна редукция е необходим ензимът дехидрофолат редуктаза, чийто дефицит е свързан с появата на едно от генните копия на фенилкетонурия (виж по-долу).

Друг метаболитен път е превръщането на FH 4 в метилен-FH 4 чрез реакция със серин, но за да стане това, FH 2 се редуцира до FH 4 от дехидрофолат редуктаза.

Доказано е, че анти-фолатите или структурните аналози на фолата, които инхибират FH 2-редуктазата, са анти-левкемични лекарства: аметоптерин и аминоптерин, които потискат образуването на dTMP, което е от съществено значение за левкемичните клетки. Освен това образуването на dTMP следва пътя на инхибиране на FH 2 редуктазата и инхибиране на процеса на превръщане на FH 2 в FH 4. След това ензимът серин хидроксиметилаза насърчава образуването на метилен-FH (от фолиева киселина) и след това в присъствието на dUMP се образува dTMP.

В допълнение към тези реакции е известна реакция, при която N 5 N 10 - метилен-FH 4 се редуцира до N 5 -метилен-FH 4, който доставя метилови групи за превръщането на хомоцистеин в метионин в присъствието на метионин синтетаза.

Метионин синтетазата изисква кофактор - витамин B 12, при пълната липса на който се развива автозомно-рецесивна пернициозна анемия (6p12-p21.2). При това заболяване тялото не произвежда стомашен гликопротеин, който е необходим за възстановяване на витамин В12 в червата, въпреки че голяма част от него се доставя с храната. В тази връзка резервите на FH 4 стават недостъпни за синтеза на пурин и тетрахидрофолатът се превръща в метил-FH 4, причинявайки неврологични разстройства, свързани с метилмалонова ацидоза при пациенти. Дефицитът на витамин В12 води до автозомно-рецесивна вродена малабсорбция на фолат (мегалобластна анемия). Един от неговите кандидат-гени е картографиран към 11q13.3-q14.1.

Известни са две реакции, които зависят от витамин В12. Те се катализират от различни ензими: метилмалонил-КоА мутаза (6p12-p21.2) и метионин синтаза (генът не е картографиран). При дефицит на първия ензим се развива фатална ацидоза, докато дефицитът на втория ензим причинява само ранно забавяне на психомоторното развитие, придружено от неврологични симптоми, дължащи се на токсичните ефекти на хомоцистеина.

Метилиране на ДНК последователности

Метилирането на ДНК последователности (например, цитозинови остатъци в позиция 5) се получава, за да се образува 5-метилцитозин (5-mC) чрез действието на редица ензими, наричани общо цитозин-ДНК метилтрансферази или М-таза.

М-тазае „поддържащ“ ензим, който разпознава и метилира само полуметилирани ДНК последователности, образувани по време на репликация, когато новосинтезираната дъщерна верига все още не е метилирана. Известни са четири такива ензима (Dnmt 1, Dnmt 2, Dnmt 3a и Dnmt 3b). Най-проучен е Dnmt 1 или протеин с молекулно теглооколо 190 kDa, с 2 домейна: каталитичен(разположени в С-терминалната част на ензима), структурно близки до бактериалните цитозин М-тази и регулаторен(разположен в N-терминалната част), съдържащ сигнална последователност, която насочва ензима към активни репликативни комплекси в делящите се клетки.

Ензимната активност на Dnmt 1 нараства рязко с началото на синтеза на ДНК. Възможно е генният промотор на този ензим да се активира от H-ras генния продукт, който участва в преноса на митогенния сигнал.

Доказано е, че цитозиновите остатъци са главно метилирани в рамките на CpG динуклеотиди или CpG острови (вижте Глави 1 и 25). Общо около 70% от CpG островите и 6-7% от цитозиновите остатъци са метилирани в еукариотния геном. Това поддържащо метилиране е показано на фиг. 32: В резултат на репликация, метилирани CpG динуклеотиди присъстват в майчината верига на ДНК. ДНК метилтрансферазата разпознава метилираните CpG в него и пресъздава същия модел на метилиране в дъщерната верига. Трябва да се отбележи, че Mases имат само ограничена способност да метилират de novo ДНК последователности в напълно неметилирани области и да метилират олигонуклеотиди, съдържащи неправилно сдвоени бази (виж Глава 10).

В момента гените, чиито продукти показват висока способностдо de novo ДНК метилиране и може да е отговорен за този процес.

Метилирането на цитозиновите остатъци влияе върху структурните характеристики на ДНК, което се проявява в улесняване на прехода на нейните метилирани участъци от B-форма към Z-форма, увеличаване на стъпката на спиралата на ДНК и промяна на кинетиката на образуването на кръстовидна форма. структури. В този случай метиловата група 5-mC се появява на повърхността на голямата бразда на ДНК, разположена в B-формата, което повишава нейната хидрофобност и в някои случаи се превръща в решаващ фактор при взаимодействието на ензимите със съответните участъци на ДНК молекулата. В допълнение, метилирането на други ДНК последователности, например CpNpG, както и опи-

Ориз. 32.Поддържащо метилиране в генома (след: Herman et al., 1999; http//www.kletca.ru/stem-cells/glossary/)

Основният механизъм на метилиране на аденин и гуанин е метилиране със сулфониев катион S-аденезилметионин или SAM. По-специално, механизмът на метилиране на гуанин в позиция 7 (N 7 -метилгуанинова група), както и в позиция 2 (ОН група на втория и понякога третия нуклеотид) играе важна роля в затварянето на иРНК от РНК полимераза II или модификация на иРНК с 5"- край. На това място първият нуклеотид съдържа трифосфатна група и неговият краен фосфат е отстранен и заменен с GMP остатък. Поради това затворената иРНК е завършена до функционално активна иРНК. В допълнение към метилирането на аденин и гуанин, метилирането на аминокиселини и други вещества е показано за SAM: креатин, PC и адреналин (свързани с катехоламините).

разграждане на ДНК

Разграждането на ДНК е универсален заместител за повечето клетки по време на репликацията на стари молекули с нови. Процесът на разграждане на ДНК се счита за необратим краен стадий на апоптоза, който се контролира от протеини от семейство В с 1-2 (вижте глава 11).

разграждане на иРНК

Съществуват 2 механизма на разграждане на иРНК (NMD и SMD процеси), свързани с механизмите за възстановяване на клетката (виж Глава 10).

На фиг. Фигура 33 показва диаграма на механизма - NMD при бозайници: процесът NMD възниква по време на транслация и с негова помощ иРНК, съдържаща преждевременни стоп кодони(PSK), който прекъсва транслацията на разстояние от 50-55 нуклеотида напред по протежение на четенето на последователността екзон-екзон в резултат на снаждане.

Прекурсорната иРНК (пре-тРНК) в ядрото е свързана с CBP80-CBP20 хетеродимера на основния ядрен кап-свързващ протеин (CBP).

След образуването на 3" края, пре-иРНК се свързва с ядрения поли(А)-свързващ протеин Upf3a или PABP? протеин (PABP). След това пре-иРНК се сплайсира и се превръща в иРНК,

Ориз. 33.Схема на NMD при бозайници (по Maquat L., 2005)

който се свързва с комплекс, включващ CBP80-CBP20, PABPN1 и цитоплазмения протеин PABPC, и след това се свързва с протеини на комплекса екзон-екзон или EJC, разположен 20-24 нуклеотида напред. Редица протеини служат като компоненти на EJC, включително:

Пре-mRNA сплайсинг протеини (Pnn/DRS, RNPS1, SRm160, UAP56);

Протеини, участващи в износа на иРНК (REF/Aly, Y14, Magoh);

Протеини, чиито функции не са напълно изяснени (PYM, eIF4AIII и Barentsz/MLN512).

Допълнителни протеини също могат да се прикрепят към EJC комплекса:

NMD фактори (Upf3 или Upf3a, Upf3X или Upf3b, Upf2);

Upf1 протеин (очевидно прикрепен временно).

Смята се, че протеините Upf3/Upf3X, които имат предимно ядрена локализация, са в състояние да се преместят в цитоплазмата и да взаимодействат с протеина Upf2, който е концентриран по протежение на цитоплазмения ръб на ядрената обвивка. Когато се движат, тя се образува комплекс за иницииране на първичен преводили mRNP. Този комплекс претърпява първичния цикъл на транслация или във връзка с ядрото, или с цитоплазмата, тъй като иРНК служи като асоцииран субстрат за NMD.

Процесът на NMD възниква след разпознаване на PSC по време на първия цикъл на транслация. Ако транслацията е прекъсната при PJC, който е на повече от 50-55 нуклеотида нагоре по веригата от връзката екзон-екзон, Upf1 инициира NMD процеса чрез взаимодействие с EJC-асоциирания протеин Upf2.

Директното разграждане на безсмислени транскрипти в клетки на бозайници се случва както в посоките 5" - 3" и 3" - 5", включително, съответно, декапиране и действието на 5" - 3" екзонуклеотични фактори или деаденилиране и действието на 3" - 5" екзозомни фактори.

Участието на EJC комплекси в NMD се подкрепя от откритието, че mRNA, съдържащи EJCs и mRNA, получени от гени без интрони, не се подлагат на NMD. NMD е насочен само към новосинтезирани иРНК, докато стабилните иРНК не подлежат на разграждане.

Доказано е, че NMD нарушава редица безсмислени преписи, включително:

иРНК, свързана с алтернативни продукти на снаждане;

иРНК, необходима за селенопротеини;

отворена четяща рамка иРНК;

дали NMD е в комплекс с рибозоми, транслиращи протеини или цитоплазмени екстрарибозомни места на разграждане на иРНК.

Ефективността на NMD, като правило, не зависи от локализацията на PSCs и увеличаването на броя на EJC комплексите. Въпреки това, ефективността на NMD може да бъде подобрена чрез други механизми, като например чрез моделиране (замяна) на различни генни последователности.

Ролята на NMD в други клетъчни процеси продължава да се изучава. Например, един от неговите фактори - SMG1 - участва в разпознаването и/или възстановяването на увреждане на ДНК, друг фактор - Upfl - участва в безсмислено медиирано алтернативно снаждане, както и в наскоро открития нов път на разграждане на иРНК - така нареченото медиирано разграждане на иРНК или SMD. В случай на механизма на разграждане на SMD, РНК-свързващият протеин директно взаимодейства с протеина Upfl, причинявайки разграждане на иРНК на достатъчно отдалечено разстояние от PSC, включително нормалния стоп кодон.

В същото време функционалната цел на тези фактори не е окончателно определена за SMD механизма.

Аминокиселинен метаболизъм и неговите нарушения

Аминокиселините се образуват от кето киселини и амоняк (аминогрупи). Те се използват за синтезиране на различни протеини, включително компоненти на клетъчни мембрани, невротрансмитери (напр. 5-хидрокситриптамин и гама-аминобутират или GABA), хормони (напр. тироксин), хем и други вещества. Източници на аминокиселини са хранителните продукти и продуктите на клетъчния метаболизъм.

Основните аминокиселини се делят на:

Незаменими (идва изключително отвън), има 10 от тях;

Заменими (постъпват отвън и се синтезират в организма), има и 10 от тях.

Само една аминокиселина - аргинин - е необходима на тялото през ограничен период на развитие (изключително по време на растежа), докато останалите 19 аминокиселини са винаги необходими.

Лизин, фенилаланин и триптофан се считат за абсолютно необходими. Цистеинът може да бъде получен от фенилаланин, а тирозинът може да бъде получен от метионин. Есенциалните аминокиселини са или кетогенни (образуват ацетил-КоА, който се превръща в кетонови тела), или гликогенни (повишават нивата на глюкоза в кръвта, а при диабетици - в урината). В същото време левцинът и лизинът принадлежат към двете (кетогенни и гликогенни).

На фиг. 34 дадени обща схемааминокиселинен метаболизъм. Както е показано на диаграмата, излишните аминокиселини се образуват поради аминокиселинни остатъци, които не се използват в протеиновата биосинтеза или за други клетъчни нужди.

Полученият излишък от аминокиселини под формата на метаболитен фонд се използва (когато се разграждат) за производство на енергия и създаване на енергийни резерви (мазнини и гликоген), а аминовият азот се екскретира в урината под формата на урея.

Ако е необходимо, функционалните мускулни протеини (те са най-разпространени в тялото) могат да станат резерви за производството на аминокиселини. Редица наследствени заболявания, свързани с нарушения на метаболизма на аминокиселините, са идентифицирани при хората (виж Глава 21). Пациентите с такива нарушения се характеризират или с дефицит, или с излишък на определена аминокиселина, което води до лошо

Ориз. 34.Обща схема на метаболизма на аминокиселините (по Elliot V., Elliot D., 2002)

домашно храносмилане и усвояване на храната, изтощение на тялото, забавено психомоторно и физическо развитие, оток на тъканите, неврологични и други симптоми, базирани на синтеза на дефектни протеини.

Повечето типичен примерТези заболявания са автозомно-рецесивна фенилкетонурия (PKU), която се развива в резултат на дефицит на ензима фенилаланин-4-хидроксилаза

PKU има редица генни копия (най-често злокачествени), развиващи се в резултат на дефицит на 6-пирувоилтетрахидроптерин синтаза (11q22.3-q23.3), цитозолна дихидроптеридин редуктаза (4p15.31), цитозолна гуанозин циклохидролаза (ген не е картографиран ) или тетрахидробиоптерин кофактор BH 4 хидролази на ароматни аминокиселини: фенилаланин, тирозин и триптофан (генът също не е картографиран).

Това включва също PKU генокопия поради дефицит на дехидрофолат редуктаза.

Преди да разгледаме механизмите на патогенезата на генните копия на фенилкетонурия, отбелязваме, че в нормално функциониращ организъм фенилаланинът не се подлага на дезаминиране, а се превръща в тирозин (под действието на фенилаланин-4-хидроксилаза).

При PKU синтезът на тирозин е труден или напълно блокиран и фенилаланинът е „принуден“ да претърпи дезаминиране във фенилпируват (кето киселина), който се екскретира в урината.

Във връзка с тези особености на метаболизма на фенилаланин в организма и наличието на PKU генокопия, анализът на състава на свободните аминокиселини и резултатите от метаболизма на фенилаланин в кръвната плазма на небременни и бременни жени - носители на PKU гена беше проведено (Василиева О.В., 1999). Състав на свободните аминокиселини в кръвния серум при небременни жени (първа група)характеризиращ се със съотношение на несъществени и незаменими аминокиселини от 38 и 62%, съответно, както и съотношение на хидрофобни и неутрални към други аминокиселини от 71 до 29%. Наблюдавани са най-високи концентрации на аланин, треонин, лизин и аргинин; най-малките са аспарагиновата и глутаминовата киселина.

При анализиране на корелациите между количествените характеристики на аминокиселинния спектър са идентифицирани три степени на конюгиране на количествени показатели;

лизирани системи: високи, средни и ниски нива на комбинация от аминокиселини.

съответно високи нива- това са лизин, фенилаланин и тирозин; средните нива са хистидин, цистеин и валин; ниските нива са левцин, изолевцин, метионин, аланин и аспарагинова киселина. В допълнение към тези три нива бяха идентифицирани нивата на корелации, характерни за аргинин и глутаминова киселина, както и за серин и треонин. Получените данни са обяснени от автора със структурните и функционални характеристики на аминокиселините:

Фенилаланинът е прекурсор на тирозин;

Фенилаланин, тирозин и лизин участват в синтеза на ацетил-КоА без междинно образуване на пируват;

Аргинин, хистидин и валин могат да участват в синтеза на глутаминова киселина;

Левцин, изолевцин и метионин са хидрофобни аминокиселини;

Аланинът се образува чрез трансаминиране на пируват, който може да стане основа за синтеза на глицин; Аспартатът служи като донор на аминогрупата.

Физиологичната бременност доведе до промени в запаса от свободни аминокиселини поради намаляване на съдържанието на глицин, валин и левцин през първия триместър; през втория триместър, фенилаланин и цистеин. Ако според масовия (пилотен) скрининг на бременни жени нивото на фенилаланин в кръвната плазма съответства на 1,2 mg%, тогава това се оценява като критерий за подбор на жени в групата на „потенциалните хетерозиготи“ за PKU гена.

Ако експресията на гена PKU, скрит в тялото на майката, доведе до повишаване на нивото на фенилаланин в кръвната плазма над 10 mg% през първия триместър на бременността, тогава това се оценяваше като причина за нарушения в развитието на плода.

Задължително хетерозиготно носителство на PKU гена при майки, които са родили деца с PKU (втора група),в сравнение с жени без PKU ген (трета група)се проявява чрез нарушения в метаболитния запас от аминокиселини под формата на високи концентрации на глутаминова и аспарагинова киселина, треонин и глицин.

Отбелязвайки голямото теоретично и практическо значение на работата на О.В. Василиева, можем да заключим, че сегашното разбиране за спектъра и механизмите на проявление на различни генни копия

PKU (и вероятно също генни копия при други наследствени метаболитни заболявания - NBO аминокиселини) трябва да бъдат значително разширени. Това може да стане не само чрез анализиране на пула от всички аминокиселини, обединени в отделни групи в зависимост от степента на конюгация с техните структурни и функционални характеристики, но и чрез анализиране на ролята на ензимните протеини, участващи в метаболизма на тези аминокиселини. Това заключение се подкрепя и от примера на автозомно рецесивна левциноза или болест на урината с кленов сироп, при която се идентифицират три генни копия поради ензимен дефицит: алфа-кето киселинна дехидрогеназа с различни странични вериги, тип I A (19q13.1-13.2), тип I B (6p21-p22) и тип II (1p31). Левцинозата се развива в резултат на нарушение на окислителното декарбоксилиране на алфа-кето киселини, придружаващо образуването на алифатни аминокиселини: левцин, изолевцин и валин.

Завършвайки разглеждането на данните за значението на метаболизма на отделните аминокиселини, важно е да се отбележи, че заедно с дефицита може да се наблюдава излишък от тях и тогава пациентите се диагностицират например със заболявания като:

алкаптонурия(3q2) е резултат от нарушено разцепване на тирозин поради излишък от хомогентизинова киселина, която е нейният продукт дифенол; в този случай дифенолът се свързва с кислорода на въздуха и образува пигмент, поради което урината става тъмна;

цистатионурия(16q) е излишък на цистатион (виж по-долу).

Синтез на аминокиселини

Предшествениците на основните аминокиселини са 5 химични съединения: алфа-кетоглутарат, 3-фосфоглицерат, оксалоацетат (R = CH 2 COO), фосфоенол-пируват, пируват (R = CH 3) и два монозахарида от пентозофосфатния път. Нека разгледаме механизмите на тяхното превръщане в аминокиселини.

Аминокиселините като продукти на метилиране

Аминокиселините могат да бъдат продукти на метилиране или прехвърляне на метилова група от донор на метионин към различни съединения (виж по-горе). Когато метионинът реагира с АТФ, неговата NH3+ група се активира, за да образува сулфониев катион или S-аденезилметионин (SAM). Прехвърлянето на метилова група се катализира от трансметилази.

По време на тази реакция трите фосфатни групи на АТФ се превръщат в пирофосфат (PP) и неорганичен фосфор (P), след което PP се разцепва на две P молекули.

Първо, SAM се превръща в S-аденозилхомоцистеин, който се превръща в хомоцистеин-метионин (има SH група или тиолова група вместо S-CH3 група). След това тиоловата група от хомоцистеин се прехвърля към серин, за да се образува цистеин. Междинното съединение в тази реакция е цистатион, чийто излишък се екскретира в урината.

Продукти на метилирането на SAM са още: креатин, фосфолипид – PC и катехоламин – адреналин.

Аминокиселините като продукти на трансаминиране

Аминокиселините могат да бъдат продукти на трансаминиране или дезаминиране. Например, глутаминовата киселина се синтезира от глутамат дехидрогеназа, чиито кофактори са NAD+ и NADP+. Тази реакция е обратима.

Донорите на глутаминовата киселина са аспарагинова киселина и аланин, които се образуват по време на трансаминирането на оксалоацетат и пируват. Глутаминовата киселина се дезаминира чрез елиминирането на два водородни атома в присъствието на глутамат дехидрогеназа, която използва NAD+ или NADP+ като окислител. Този ензим е алостерично инхибиран от ATP и GTP (те показват големи енергийни резерви), но се активира от ADP и GDP (те показват липса на енергия).

След дезаминиране на глутаминовата киселина се образува алфа-кетоглутарат, който участва в Цикъл на Кребс(цикъл на лимонената киселина), което позволява окисляването на глутаминовата киселина

към H2O и CO2.

Тъй като алфа-кетоглутаратът се превръща в оксалоацетат, той може да участва в синтеза на глюкоза, т.е. Глутаминовата киселина е гликогенна аминокиселина.

Няма съответни дехидрогенази за други аминокиселини (с изключение на глутамин). Следователно тяхното дезаминиране протича не в един, а в два етапа: първият етап е трансаминиране, вторият етап е дезаминиране. Най-общо този метаболитен път, общ за всички аминокиселини, се нарича трансаминиранеили дезаминиране.

Трансаминирането се катализира от аминотрансферази (трансаминази), които са специфични за различни аминокиселини.

Активните центрове на трансаминазите съдържат коензима пиридоксал-5-фосфат (PP), който действа като електрофилен междинен продукт, който първо приема аминогрупата

(служи като негов акцептор), а след това (като донор) го прехвърля на кето киселината.

Работната група на PF е алдехидната група (CHO).

PF включва три производни на витамин B6: пиридоксал, пиридоксин и пиридоксамин.

Механизмът на трансаминиране може да бъде демонстриран на примера на аланин, който е транспортна форма на аминен азот в кръвта.

Аланинът съдържа около 30% аминен азот, който навлиза в черния дроб след разграждането на мускулните протеини и се образува от пируват по време на трансаминирането на други аминокиселини.

Когато аланинът взаимодейства с алфа-кетоглутарат, се появява пируват, който реагира с глутамат - това първи етап. Във втория етапглутаматът добавя NAD+ и вода, образувайки кетоглутарат, който взаимодейства с NaPH+ и NH 4 . Аланинът се дезаминира в черния дроб. Образуваният в този случай амоняк се използва за синтеза на урея, а пируватът се използва за синтеза на глюкоза, която се връща с кръвта в мускулите, затваряйки глюкозо-аланиновия цикъл на пренос на амоняк. Този цикъл става особено важен по време на гладуване, когато глюконеогенезата в черния дроб използва аминокиселини, произведени от разграждането на мускулните протеини.

Синтез на серин и глицин

Серинът се синтезира в три стъпки от гликозил-3-фосфат глицерол, който първо се окислява до кето киселина (трифосфат хидроксипируват); той се трансаминира от глутаминова киселина и се превръща в 3-фосфат-серин, който се хидролизира до серин и неорганичен фосфор.

Глицинът се синтезира чрез отстраняване на хидроксиметиловата група от серина (виж по-горе). Реакцията идвас участието на тетрахидрофолиева киселина, която е носител на моновъглеродни групи.

Този вид трансфер е важен за синтеза на нуклеотиди.

Синтез на други аминокиселини

Глутаминът (както и аланинът) служи като транспортна форма на амоняка в кръвта, който се образува по време на дезаминирането на аминокиселините.

Амонякът е токсичен и следователно не влиза в черния дроб в свободна форма, а в комбинация с глутаминова киселина, образувайки амид на глутаминова киселина с участието на ензима глутамин синтетаза, или

глутамин. Като междинен продукт се образува гамаглутамил фосфат (глутаминов анхидрит). фосфорна киселина) е високоенергийно съединение, което може да взаимодейства с амониеви йони с участието на синтетаза (виж Глава 8).

Източникът на глутамин е алфа-кетоглутарат от цикъла на Кребс, който претърпява трансаминиране с други аминокиселини.

Глутаминът се транспортира с кръвта до черния дроб, където се хидролизира от глутаминазата, а отделеният амоняк се използва за синтеза на урея.

Фенилаланинът е ароматна аминокиселина, чийто излишък в нормално функциониращ организъм се превръща в тирозин с участието на фенилаланин 4-хидроксилаза, която доставя 2 водородни атома от коензима - тетрахидробиоптерин (виж по-горе).

Левцин, изолевцин и валин са алифатни аминокиселини, чиито междинни продукти се натрупват под формата на кето киселини при левциноза (виж по-горе).

Метаболизъм на други съединения от аминокиселини

В допълнение към протеините, аминокиселините образуват: амини (в резултат на декарбоксилиране); катехоламини или хормони, подобни по структура на катехол (например 1,2-дехидроксибензен), включително допамин, епинефрин и норепинефрин; невротрансмитери (GABA и 5-хидрокситриптамин), както и хормона тироксин.

Аминогрупите, след отстраняването им от аминокиселините, се екскретират в урината под формата на урея - това е инертно, водоразтворимо, нетоксично съединение.

Уреята се образува в черния дроб, когато гуанидиновата група се отстрани от аргинина. В този случай едновременно се образува аминокиселина - орнитин, която не е част от основните протеини на тялото.

За преобразуването на орнитин обратно в аргинин се използва въглероден атом, получен от въглероден диоксид и аминен азот, освободен по време на метаболизма на някоя от незаменимите аминокиселини.

Образуването на аргинин от орнитин протича на няколко етапа. Аминокиселината цитрулин се образува като междинен продукт, който също не е част от основните протеини на тялото; стимулира синтеза на урея в черния дроб (като орнинтин и аргинин).

Разграждане на протеини

Разграждането на протеина е замяната на стари протеинови молекули с нови молекули. Среща се във всички клетки и тъкани на тялото по време на метаболизма. Катериците имат различна продължителност на живота. Дълготрайните протеини включват структурни протеинии хемоглобин. Чернодробните протеини живеят няколко дни.

Много протеини имат живот не повече от 20 часа, а някои от тях живеят не повече от десет или дори две минути.

Поради различната продължителност на живота на протеините, тяхното разграждане се характеризира с висока селективност.

По време на синтеза на аминокиселини и последващото производство на структурни и регулаторни протеини от тях не винаги се спазва тяхната абсолютна структурна (и функционална) точност. Следователно в клетките неизбежно се образуват грешни аминокиселини, което води до неправилно нагъване на протеини (виж глава 3) и такива протеини се унищожават от клетката, т.е. преминават през процес на унищожение. Протеинът убиквитин е важен за селективното унищожаване. Това е малък протеин, който участва в АТФ-зависима реакция, при която неговата крайна карбоксилна група се свързва с аминогрупата на страничната верига на целевия протеин (лизинови остатъци), която трябва да претърпи разрушаване, т.е. той изглежда "маркира" за нея.

Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

Публикувано на http://www.allbest.ru/

МОСКОВСКИЯТ ДЪРЖАВЕН ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ на името на N.E. БАУМАН

Факултет по биомедицинско инженерство

Катедра Медико-технически информационни технологии

Метаболизъм на аминокиселините и неговата роля в живота на организма

(по биохимия)

Евдокимова М.П. Група: BMT2-32

Ръководител: Ершов Ю.А.

Москва 2012 г

Концепция за аминокиселини

Аминокиселинен метаболизъм

Основни пътища на метаболизма на аминокиселините

Дезаминиране

Трансдеаминиране

Декарбоксилиране

Нарушение на метаболизма на аминокиселините

Заключение

метаболизъм на органични съединения аминокиселина тирозин

Цел: Опишете пътищата на метаболизма на аминокиселините и определете значението на метаболитния процес.

Концепция за аминокиселини

Аминокиселините са най-важните, а някои от тях жизненоважни органични съединения, чиято молекула съдържа едновременно карбоксилни и аминогрупи.

Аминокиселините изпълняват много функции в живите организми. Те са структурни елементи на пептиди и протеини, както и на други природни съединения. За да се изградят всички протеини, независимо дали са протеини от най-древните линии на бактерии или от висши организми, се използва един и същ набор от 20 различни аминокиселини, ковалентно свързан приятеледин с друг в определена последователност, характерна само за даден протеин. Наистина забележително свойство на клетките е способността им да комбинират 20 аминокиселини в различни комбинации и последователности, което води до образуването на пептиди и протеини с напълно различни свойства и биологични активности. От едни и същи градивни елементи различни организми са способни да произвеждат толкова различни продукти като ензими, хормони, протеин на очната леща, пера, паяжини, млечни протеини, антибиотици, токсични вещества от гъби и много други съединения, надарени със специфични дейности. Също така някои от аминокиселините са невротрансмитери или прекурсори на невротрансмитери, невротрансмитери или хормони.

Аминокиселинен метаболизъм

Най-важната и незаменима роля в живота на организмите играе обмяната на аминокиселините. Непротеиногенните аминокиселини се образуват като междинни продукти по време на биосинтезата и разграждането на протеиногенни аминокиселини или в цикъла на урея. В допълнение, за животните и хората аминокиселините - градивните елементи на протеиновите молекули - са основните източници на органичен азот, който се използва предимно за синтеза на специфични за тялото протеини и пептиди, а от тях - азотсъдържащи вещества на непротеинова природа (пуринови и пиримидинови бази, порфирини, хормони и др.).

Когато е необходимо, аминокиселините могат да служат като източник на енергия за тялото, главно чрез окисляване на техния въглероден скелет.

Основните направления на метаболизма на аминокиселините.

Привидно постоянство химичен съставживият организъм се поддържа благодарение на баланса между процесите на синтез и разрушаване на съставните му компоненти, т.е. баланс между катаболизъм и анаболизъм. В растящия организъм този баланс се измества към протеиновия синтез, т.е. анаболната функция преобладава над катаболната. В тялото на възрастен човек ежедневно се обновяват до 400 g протеин в резултат на биосинтеза. Освен това различните протеини се обновяват с различна скорост - от няколко минути до 10 или повече дни, а протеин като колагена практически не се обновява през целия живот на тялото. Като цяло полуживотът на всички протеини в човешкото тяло е около 80 дни. От тях приблизително една четвърт от протеиногенните аминокиселини (около 100 g) се разграждат необратимо, които трябва да бъдат възстановени от хранителни протеини; останалите аминокиселини се синтезират частично от тялото. При недостатъчен прием на протеини от храната тялото използва протеини от някои тъкани (черен дроб, мускули, плазма и др.) за целенасочен синтез на протеини от други жизненоважни органи и тъкани: сърдечен мускул и др. Биосинтезата на протеините се извършва само ако всичките 20 естествени аминокиселини са налични като изходни мономери, всяка в необходимото количество. Дългосрочната липса и недостатъчното снабдяване дори на една от 20-те аминокиселини води до необратими промени в организма.

Протеините и аминокиселините са най-важните азотсъдържащи съединения на животинските организми - те представляват повече от 95% от биогенния азот. Концепцията за азотен баланс (NA) е неразривно свързана с метаболизма на протеините и аминокиселините, което се разбира като разликата между количеството азот, въведено в тялото с храната (Nin) и количеството азот, отстранен от тялото ( Nex) под формата на крайни продукти от азотния метаболизъм, главно урея:

AB = N вход - N изход, [g ден -1]

При положителен азотен баланс биосинтезата на протеините преобладава над процесите на тяхното разграждане, т.е. По-малко азот се отделя от тялото, отколкото влиза. Положителен азотен баланс се наблюдава в периода на растеж на тялото, както и по време на възстановяване от инвалидизиращи заболявания. При отрицателен азотен баланс разграждането на протеините преобладава над техния синтез и повече азот се отделя от тялото, отколкото влиза. Това състояние е възможно при стареене на тялото, гладуване и различни инвалидизиращи заболявания. Обикновено практически здрав възрастен има азотен баланс, т.е. количеството въведен азот в тялото е равно на количеството отделено. Протеиновите норми в диетата при постигане на азотен баланс са средно 100-120 g ден -1.

Абсорбцията на свободни аминокиселини, образувани в резултат на хидролиза на протеини, се извършва главно в тънките черва. Този процес представлява активен транспорт на аминокиселинни молекули, изискващ енергия и зависещ от концентрацията на Na+ йони. Открити са повече от пет специфични транспортни системи, всяка от които транспортира аминокиселини, които са най-близки по химична структура. Различни аминокиселини могат да се конкурират помежду си за местата на свързване на транспортни протеини, вградени в мембраната (вижте Глава 15 от този раздел). Така абсорбираните аминокиселини в червата навлизат в черния дроб през порталната система и след това навлизат в кръвта.

По-нататъшният катаболизъм на аминокиселините до крайни продукти е комбинация от реакции на дезаминиране, трансаминиране и декарбоксилиране. Освен това всяка отделна аминокиселина има свой специфичен метаболитен път.

Дезаминиране на аминокиселини

Дезаминирането е отстраняване на аминогрупи от аминокиселини, за да се образува амоняк. Именно с реакциите на дезаминиране най-често започва катаболизмът на аминокиселините. В живите организми са възможни четири вида дезаминиране на аминокиселини.

Общият продукт на всичките четири вида дезаминиране е амоняк, съединение, което е доста токсично за клетките и тъканите, така че се неутрализира в тялото (вижте по-долу). В резултат на дезаминиране, поради "загубени" аминогрупи под формата на амоняк, общото количество аминокиселини намалява. Повечето живи организми, включително хората, се характеризират с окислително дезаминиране на аминокиселини, докато други видове дезаминиране се срещат само в някои микроорганизми.

Окислителното дезаминиране на L-аминокиселините се извършва от оксидази, присъстващи в черния дроб и бъбреците. Често срещан коензим на L-аминокиселинната оксидаза е FMN, който действа като преносител на водород от аминокиселина към кислород. Общата реакция на окислително дезаминиране е както следва:

R-CH(NH2)-COOH + FMN + H2O >

> R-CO-COOH + FMNN 2 + NH 3 + H 2 O 2

Реакцията произвежда междинно съединение, иминокиселина, която след това се хидратира, за да образува кето киселина. В допълнение към кето киселината и амоняка - като основни продукти на дезаминиране, при тази реакция се получава и водороден прекис, който след това се разлага на вода и кислород с участието на каталаза:

H 2 O 2 > H 2 O + SO 2

Окислителното дезаминиране, като независим процес, играе второстепенна роля в превръщането на аминогрупите на аминокиселините; Само глутаминовата киселина се дезаминира с висока скорост. Тази реакция се катализира от ензима глутамат дехидрогеназа, чийто коензим е NAD или NADH. Активността на глутамат дехидрогеназата се регулира от алостерични модификатори, GTP и ATP действат като инхибитори, а GDP и ADP действат като активатори. Окислителното дезаминиране на глутаминовата киселина може да бъде представено чрез следната схема:

NOOS-CH 2 -CH 2 -CH(NH 2)-COOH + NAD >

> HOOC-CH 2 -CH 2 -CO-COOH + NH3 + (NADH + H+)

Тази реакция е обратима, но в условията на жива клетка равновесието на реакцията се измества към образуването на амоняк. Други, неокислителни видове дезаминиране са характерни за серин, цистеин, треонин и хистидин. Останалите аминокиселини се подлагат на трансдезаминиране.

Трансдеаминиране. Трансдеаминирането е основният път за катаболното разграждане на аминокиселините. От името на процеса е лесно да се познае, че протича на два етапа. Първият е трансаминирането, а вторият е действителното окислително дезаминиране на аминокиселината. Трансаминирането се катализира от аминотрансферазни ензими, наричани също просто трансаминази. Пиридоксал фосфат (витамин В6) действа като коензим аминотрансфераза. Същността на трансаминирането е прехвърлянето на аминогрупа от b-аминокиселина към b-кето киселина. По този начин реакцията на трансаминиране е междумолекулен редокс процес, в който участват въглеродните атоми не само на взаимодействащи аминокиселини, но и пиридоксал фосфат.

Декарбоксилиране на аминокиселини

Аминокиселинното декарбоксилиране е процес на отстраняване на карбоксилната група от аминокиселина под формата на CO2. Някои аминокиселини и техните производни могат да претърпят декарбоксилиране в условия на жив организъм. Декарбоксилирането се катализира от специални ензими - декарбоксилази, чийто коензим (с изключение на хистидин декарбоксилазата) е пиридоксал фосфат. Продуктите на декарбоксилирането са амини, които имат биологична активност - биогенни амини. Повечето невротрансмитери и локални регулаторни фактори (тъканни медиатори, които регулират метаболизма) принадлежат към тази група съединения. Реакцията на декарбоксилиране на произволна аминокиселина може да бъде представена по следния начин:

Декарбоксилаза

Образуване на биологично активни амини

Таблица Предшественици химическа структура, биологична ролябиогенни амини

Нарушения на метаболизма на аминокиселините

Метаболизмът в организма е много важен процес. Всяко отклонение от нормата може да доведе до влошаване на здравето на човек. Има наследствени и придобити нарушения на метаболизма на аминокиселините. Най-високата скорост на метаболизма на аминокиселините се наблюдава в нервната тъкан. Поради тази причина в психоневрологичната практика различни наследствени аминоацидопатии се считат за една от причините за деменция.

Нарушение на метаболизма на тирозин.

Тирозинът, в допълнение към ролята си в протеиновия синтез, е предшественик на надбъбречните хормони адреналин, норепинефрин, медиатора допамин, хормоните на щитовидната жлеза тироксин трийодтиронин и пигменти. Има многобройни нарушения на метаболизма на тирозина и се наричат ​​тирозинемия.

Тирозинемия тип I.

Етиология. Заболяването възниква при недостатъчност фумарилацетоацетат хидролази. В този случай фумарилацетоацетатът и неговите метаболити се натрупват, засягайки черния дроб и бъбреците.

Клинична картина.

Остра форма представлява по-голямата част от случаите на заболяването с начало на възраст 2-7 месеца. и смърт на 90% от пациентите на възраст 1-2 години поради чернодробна недостатъчност.

При хронична форма болестта се развива по-късно и прогресира по-бавно. Продължителността на живота е около 10 години. Основи на лечението . Лечението е неефективно. Използва се диета с намаляване на количеството протеини, фенилаланин и тирозин и инжекции с глутатион. Налага се трансплантация на черен дроб.

Тирозинемия тип 2. Много по-рядко заболяване.

Етиология. Заболяването възниква поради дефицит на тирозин аминотрансфераза.

Клинична картина. Забавено умствено и физическо развитие, микроцефалия, катаракта и кератоза на роговицата (псевдохерпетичен кератит), кожна хиперкератоза, самонараняване, нарушена фина координация на движенията.

Основи на лечението . Диета с ниско съдържание на тирозин е ефективна и лезиите по кожата и роговицата бързо изчезват.

Тирозинемия на новородени.

Етиология. Неонаталната тирозинемия (тип 3) е резултат от дефицит на хидроксифенилпируват хидроксилаза. По-често се наблюдава при недоносени бебета.

Клинична картина. Намалена активност и летаргия. Аномалията се счита за безвредна. Дефицитът на аскорбинова киселина засилва клиничната картина.

Основи на лечението. Диета с намалени количества протеин, фенилаланин, тирозин и високи дози аскорбинова киселина.

Алкаптонурия.

Етиология. Генетична автозомно-рецесивна ензимопатия. Заболяването се основава на намаляване на активността на чернодробния ензим хомогентизатоксидаза, в резултат на което в организма се натрупва хомогентизинова киселина.

Клинична картина. Тъй като хомогенизаторът се полимеризира във въздуха в меланиноподобно съединение, най-честият и постоянен симптом е тъмната урина, тъмнокафявите петна остават по пелените и бельото. Заболяването не се проявява по друг начин в детството.

С напредването на възрастта хомогентизиновата киселина се натрупва в съединителнотъканните образувания, склерата и кожата, причинявайки потъмняване на ушния и носния хрущял, оцветяване на дрехите, изпотяващи се части на тялото (подмишниците).

В същото време хомогентизиновата киселина инхибира лизил хидроксилазата, предотвратявайки синтеза на колаген, което прави хрущялните образувания крехки. До напреднала възраст се появява дегенеративна артроза на гръбначния стълб и големите стави, междупрешленните пространства се стесняват.

Основи на лечението. Макар че ефективни начининеизвестен, по аналогия с други аминокиселинни нарушения се препоръчва при ранна възрастограничаване на консумацията на фенилаланин и тирозин, което трябва да предотврати развитието на охроноза и ставни нарушения. Големи дози аскорбинова киселина се предписват за защита на активността на лизилоксидазата.

Албинизъм

Етиология. Заболяването се причинява от пълен или частичен дефект в синтеза на ензима тирозиназа (честота 1:20000), необходим за синтеза на диоксифенилаланин в пигментните клетки.

Клинична картина. При пълно отсъствие на ензима се наблюдава пълно разслояване на кожата, косата, очите, като цветът е еднакъв за всички расови групи и не се променя с възрастта. Кожата не почернява, изобщо няма невуси и пигментни петна, развива се фотодерматит. Силно изразени са нистагъм, фотофобия, дневна слепота и рефлекс на червените зеници. При частичен дефицит се отбелязват светложълта коса, слабо пигментирани бенки и много светла кожа.

Паркинсонизъм .

Етиология. Причината за паркинсонизма (честота след 60 години 1:200) е ниската активност на тирозин хидроксилазата или DOPA дебоксилазата в нервната тъкан, което води до дефицит на невротрансмитера допамин и натрупване на тирамин.

Клинична картина. Най-честите симптоми са мускулна скованост, скованост, треперене и спонтанни движения.

Основи на лечението. Необходимо е системно приложение на лекарствени аналози на допамин и употребата на инхибитори на моноаминооксидазата.

Фумарат ацетоацетат

Фенилкетонурия

Етиология. Недостиг фенилаланин хидроксилаза.Фенилаланинът се превръща във фенилпируват.

Клинична картина.

§ Нарушение на миелинизацията на нервите

§ Мозъчната маса е под нормата.

§ Умствена и физическа изостаналост.

Диагностични критерии:

§ ниво на фенилаланин в кръвта.

§ FeCl3 тест.

§ ДНК проби (пренатални).

Заключение

Метаболизмът на протеините и аминокиселините играе жизненоважна и незаменима роля в живота на организмите. Това е механизъм, изпипан до най-малкия детайл. Изследването на протеиновия метаболизъм ни позволява да разберем в детайли дълбокия смисъл, присъщ на най-важния биологичен постулат, че „организмите са направени от протеини“. Този постулат съдържа изключителното биологично значение, което е присъщо изключително на протеиновите съединения.

Основна литература

1. Ершов YA, Zaitseva NI. Основи на биохимията за инженери. MSTU 2010

2. YA Ершов, съавт. обща химия. М. 2011 г.

3. Leninger A. Основи на биохимията. М. Мир. 1985. 1055 стр.

4. Николаев А. Я., Биологична химия, М. “Агенция за медицинска информация”, 2004 г.

5.Флорентьев V.L., Биохимия. - М., 2004. - 464 с.

6. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф., Биологична химия. М, Медицина, 1998

7. Ершов Ю.А. и др.. Обща химия. 8-мо изд. М. ВШ. 2009. 560 стр.

8. Ершов Ю.А. и др.. Кинетика и термодинамика на биохимични и физиологични процеси. М. Медицина. 1990. 208 с.

9. Колман Дж., Рем К.-Г. Визуална биохимия. М., Мир, 2004. 269 с.

Публикувано на Allbest.ru

Подобни документи

Процесът на метаболизъм на протеини, аминокиселини и отделни аминокиселини. Биогенни амини, тяхната роля и значение. Окисляване на биогенни амини (моноаминооксидаза). Ролята на хистамина в развитието на възпаление и алергични реакции. Антихистамини, техните задачи и функции.

презентация, добавена на 13.04.2015 г


Проучване на хормоните - производни на аминокиселини, характеристиките на техния синтез и механизма на действие на клетката. Физиологичната роля на катехоламините и техните функции - мобилизиране на защитните сили на организма при стрес. Анализ на ефекта върху секрецията.

тест, добавен на 27.02.2010 г


Ролята на минералите за осигуряване на нормалното протичане на жизнените процеси в човешкото тяло. Препарати, съдържащи макро- и микроелементи. Аминокиселинни препарати, лекарства за парентерално хранене, ако обичайното не е възможно.

резюме, добавено на 19.08.2013 г


Ролята на аминокиселините за човешкия организъм и наследствените нарушения на метаболизма им. Фенилкетонурия и форми на заболяването. Честота на хомоцистинурия и комплекс от нейните симптоми. Хистидинемия: клинични прояви и форми. Биохимична диагностика на левкодистрофия.

резюме, добавено на 05/11/2009


Специално място на протеиновия метаболизъм в разнообразните трансформации на веществата във всички живи организми. Нарушения в биосинтезата и разграждането на протеини в органи и тъкани. Наследствени дефекти в биосинтезата на протеини. Нарушения в екскрецията и крайните етапи на метаболизма на аминокиселините.

резюме, добавено на 22.01.2010 г


Описание на фенилкетонурия - наследствено заболяване на метаболизма на една от важните аминокиселини (фенилаланин), поради дефицит или пълна липса на ензима, необходим за метаболизма. Етиология и патогенеза на заболяването, неврологични симптоми, лечение.

презентация, добавена на 15.05.2015 г


Ролята на черния дроб и бъбреците в протеиновия метаболизъм. Протеинови норми в храненето. Участие на аминокиселините в процесите на биосинтеза и катаболизъм. Метаболизъм на тъканни нуклеотиди. Синтез и катаболизъм на ДНК и РНК. Регулиране на процесите на азотен метаболизъм. Патология на азотния метаболизъм.

курсова работа, добавена на 12/06/2008


Запознаване с понятието, същността и процесите на метаболизма. Разглеждане на характеристиките на създаване на молекули на аминокиселини, въглехидрати, липиди и нуклеинови киселини. Образуването на всички клетки и тъкани, освобождаването на енергия по време на метаболитния процес в тялото.

презентация, добавена на 02.06.2015 г


Класификация и клинични прояви на метаболитни нарушения. Наследствени метаболитни нарушения. Разпространение наследствени заболяванияметаболизъм с неонатално начало. Клинични характеристики на вродени дефекти на метаболизма.

презентация, добавена на 03.07.2015 г


Ролята на клетъчните органели в енергийните процеси на нервната клетка. Въглехидратен метаболизъм и характеристики на енергийното снабдяване на мозъка. Метаболизъм на липиди, протеини и аминокиселини. Ролята на водата за осигуряване на функционирането. Церебрален енергиен метаболизъм.