Від окремих ознак до фена Англійський біолог В. Бетсон був одним із тих, хто формулював цілі наукові напрями, прозорливо відрізняв «суттєве від несуттєвого». Він запропонував термін «генетика» у 1906 р. і був організатором перших конференцій з гібридизації,

3. Переміщення окремих клітин Багато процесів формоутворення відбуваються шляхом переміщення клітинних пластів, а шляхом переміщення окремих клітин. Іноді рух клітинного пласта відбувається при частковій втраті епітеліальної його структури. Так наприклад,

Розділ 496. Чому двадцять кодованих амінокислот? (XII) Недосвідченому Читачеві може здатися, що елементи машини генетичного кодування описані в попередньому розділі настільки детально, що до кінця читання він став навіть якось втомлюватися, відчуваючи, що кілька

Розділ 8. Введення в метаболізм Обмін речовин або метаболізм – це сукупність хімічних реакційв організмі, які забезпечують його речовинами та енергією, необхідними для життєдіяльності. Процес метаболізму, що супроводжується утворенням більш простих

Метаболізм фруктози Значна кількість фруктози, що утворює при розщепленні сахарози, перш ніж вступити до системи ворітної вени, перетворюється на глюкозу вже в клітинах кишечника. Інша частина фруктози всмоктується з допомогою білка-переносника, тобто. шляхом

Порушення метаболізму галактози проявляється при спадковому захворюванні – галактоземії. Воно є наслідком уродженого дефекту ферменту

Метаболізм лактози Лактоза, дисахарид міститься тільки в молоці і складається з галактози та глюкози. Лактоза синтезується лише секреторними клітинами залоз ссавців у період лактації. Вона присутня у молоці у кількості від 2 % до 6 % залежно від виду

Розділ 22. Метаболізм холестеролу. Біохімія атеросклерозу Холестерол – стероїд, характерний лише тварин організмів. Основне місце його утворення в організмі людини – печінка, де синтезується 50% холестеролу, у тонкому кишечнику його утворюється 15–20%, інше

Розділ 23. Обмін амінокислот. Динамічний стан білків організму Значення амінокислот для організму в першу чергу полягає в тому, що вони використовуються для синтезу білків, метаболізм яких займає особливе місце у процесах обміну речовин між організмом та

Метаонізм – незамінна амінокислота. Метильна група метіоніну – мобільний одновуглецевий фрагмент, який використовується для синтезу низки сполук. Перенесення метильної групи метіоніну на відповідний акцептор називають трансметилюванням,

Тема 1. РОЛЬ БІЛКІВ У ЖИВЛЕННІ. ПЕРЕВАРИВАННЯ БІЛКІВ

Практична значущість теми.Головним та первинним джерелом амінокислот для людини є білки їжі. Для забезпечення необхідних потреб організму в амінокислотах важливе значення має не лише стан шлунково-кишкового тракту та кількість білків у їжі, а й якісні характеристики харчових білків. Чим ближче амінокислотний склад харчового білка до амінокислотного складу білків організму, тим вищий рівень його засвоєння в травному тракті. Крім того, джерелами амінокислот можуть служити тканинні білки організму, які постійно метаболізують зі звільненням мономерів, що входять до їх складу.

Ціль заняття.Після вивчення даної теми студент повинен знати умови, необхідні для ефективного перетравлення білків та всмоктування амінокислот у шлунково-кишковому тракті, фактори, що сприяють гниття амінокислот у кишечнику та механізми знешкодження продуктів гниття та їх біологічну роль, вміти застосовувати отримані знання для вирішення теоретичних і .

Вихідний рівень знань

1. Будова амінокислот (аланін, аспартат, глутамат, гістидин, тирозин, триптофан, цистеїн).
2. Коферментні функції вітамінів (піридоксин, нікотинамід).
3. Гідрофільні та гідрофобні властивості органічних сполук.
4. Властивості ферментів, зумовлені їхньою хімічною природою.
5. Механізми регулювання активності каталітичних білків.
6. Окисно-відновні реакції, реакції перенесення та відщеплення функціональних груп у біологічних системах.

Амінокислотний фонд організму.

1.1.1. В людини міститься близько 100 г вільних амінокислот, які утворюють його амінокислотний фонд. Цей фонд постійно поповнюється рахунок надходження нових молекул амінокислот замість тих, які були використані в метаболічних процесах. Джерела та шляхи використання вільних амінокислот в організмі представлені на малюнку 1.1.

Малюнок 1.1.Утворення та використання вільних амінокислот в організмі.

1.1.2. Дослідження з допомогою радіоактивних міток показують, що з здорової дорослої людини загальна швидкість синтезу білка в організмі становить близько 400 – 500 р на добу, причому на 3/4 цей синтез забезпечується рахунок ендогенних ресурсів. Цим пояснюється той факт, що навіть при голодуванні синтез певних білків відбувається із досить високою швидкістю.

Азотний баланс.

1.2.1. Для правильної оцінки співвідношення процесів біосинтезу та розщеплення білків в організмі досить точним параметром є азотистий баланс. Азотистий баланс – різниця між кількістю азоту, що надійшли в організм з їжею, і кількістю азоту, виведеного з організму із сечею, калом, слиною та згодом.

1.2.2. Якщо кількість надійшов азоту перевищує кількість азоту, що виділився, то спостерігається позитивний азотистий баланс . Він характерний для всіх станів, при яких швидкість синтезу білка в організмі вища, ніж швидкість його розпаду, наприклад:

• у жінок у період вагітності;
• у дитячому віці за повноцінного харчування;
• у хворих у період одужання;
• у спортсменів під час тренувань;
• при введенні анаболічних гормонів

1.2.3. Якщо кількість азоту, виведеного з організму, перевищує кількість азоту, що надійшла з їжею, спостерігається негативний азотистий баланс . Він зустрічається у всіх випадках, коли розпад білків в організмі переважає їх синтез, наприклад.

Білки становлять основу життєдіяльності всіх організмів, відомих нашій планеті. Це складноорганізовані органічні молекули, які мають велику молекулярну масу і являють собою біополімери, що складаються з амінокислот. До біополімерів клітини також належать нуклеїнові кислоти – ДНК та РНК, які є результатом полімеризації нуклеотидів.

Метаболізм білків та нуклеїнових кислотвключає їх синтез із структурних компонентів амінокислот і нуклеотидів відповідно і розпад до зазначених мономерів з подальшою їх деградацією до кінцевих продуктів катаболізму - СО 2 , Н 2 О, NН 3 , сечової кислоти та інших.

Ці процеси хімічно складно організовані і практично немає альтернативних обхідних шляхів, які б нормально функціонувати у разі виникнення порушень метаболізму. Відомі спадкові та набуті захворювання, молекулярною основою яких є зміни обміну амінокислот та нуклеотидів. Деякі з них мають тяжкі клінічні прояви, але, на жаль, нині не існує ефективних методівїх лікування. Йдеться про такі захворювання, як подагра, синдром Лєша-Ніхана, ензімопатія амінокислотного обміну. У зв'язку з цим детальне вивчення обміну амінокислот та нуклеотидів у нормі та їх можливих порушень має велике значення для формування арсеналу теоретичних знань, необхідних у практичній діяльності лікаря.

При написанні конспекту лекцій «Метаболізм амінокислот та нуклеотидів» автори не ставили перед собою завдання докладно описати всі хімічні процеси та перетворення амінокислот та нуклеотидів, які допитливий студент може знайти у будь-якому підручнику з біохімії. Основне завдання було викласти матеріал те щоб складні біохімічні реакції сприймалися легко, доступно, зрозуміло, із головного. Для «сильних» студентів матеріали лекцій можуть стати відправним пунктом у подальшому, глибшому вивченні біохімічних перетворень. Для тих, кому біохімія стала улюбленим предметом, лекції допоможуть сформувати основу біохімічних знань, необхідні вивчення клінічних дисциплін. Автори висловлюють надію, що пропонований конспект лекцій стане для студентів добрим помічником на шляху до них майбутньої професії.

Тема. Метаболізм амінокислот: загальні шляхи метаболізму. Синтез сечовини
План

1 Шляхи перетворення амінокислот у тканинах.

2 Трансамінування амінокислот.

3 Дезамінування амінокислот. Непряме дезамінування.

5 Обмін аміаку. Біосинтез сечовини. Деякі клінічні аспекти.
1 Шляхи перетворення амінокислот у тканинах

Амінокислоти – основне джерело азоту для організму ссавців. Вони є сполучною ланкою між процесами синтезу та розпаду азотовмісних речовин, насамперед білків. За добу в організмі людини поновлюється до 400 г білка. У цілому нині період розпаду всіх білків організму людини становить 80 діб. Необоротно розпадається четверта частина білкових амінокислот (близько 100 г). Ця частина відновлюється за рахунок харчових амінокислот та ендогенного синтезу – синтезу замінних амінокислот.

У клітинах постійно підтримується певний стаціонарний рівень амінокислот – фонд (пул) вільних амінокислот. Цей фонд оновлюється з допомогою надходження амінокислот і використовують із синтезу біологічно важливих хімічних компонентів клітини, тобто. можна виділити шляхи надходження та використання клітинного пулу амінокислот.

Шляхи надходженнявільних амінокислот, що утворюють амінокислотний фонд у клітині:

1 Транспорт амінокислот із позаклітинної рідини- Транспортуються амінокислоти, які всмоктуються у кишечнику після гідролізу харчових білків.

2 Синтез замінних амінокислот- у клітині із проміжних продуктів окислення глюкози та циклу лимонної кислоти можуть синтезуватися амінокислоти. До замінних амінокислот відносяться: аланін, аспарагінова кислота, аспарагін, глутамінова кислота, глутамін, пролін, гліцин, серин.

1. 
   Внутрішньоклітинний гідроліз білків– це основний шлях надходження амінокислот. Гідролітичне розщеплення тканинних білків каталізують лізосомальні протеази. При голодуванні, онкологічних та інфекційних захворюваннях цей процес посилюється.

Шляхи використанняамінокислотного фонду:

1) Синтез білків та пептидів- це основний шлях споживання амінокислот – 75-80% амінокислот клітини йде на їх синтез.

2) Синтез небілкових азотовмісних сполук:

Пуринових та піримідинових нуклеотидів;

Порфірінов;

Креатину;

Меланіну;

Деяких вітамінів та коферментів (НАД, КоА, фолієва кислота);

Біогенних амінів (гістамін, серотонін);

Гормонів (адреналін, тироксин, трийодтиронін);

медіаторів (норадреналін, ацетилхолін, ГАМК).

3) Синтез глюкозиз використанням вуглецевих скелетів глікогенних амінокислот (глюконеогенез).

4) З інтез ліпідівз використанням ацетильних залишків вуглецевих кістяків кетогенних амінокислот.

5) Окислення до кінцевих продуктів обміну (СО 2 , Н 2 О, NH 3) - це один із шляхів забезпечення клітини енергією - до 10% загальних енергетичних потреб. Всі амінокислоти, які не використовуються в синтезі білків та інших фізіологічно важливих сполук, піддаються розщепленню.

Існують загальні та специфічні шляхи метаболізму амінокислот. До загальних шляхів катаболізму амінокислот відносяться:

1) трансамінування;

2) дезамінування;

1. 
   декарбоксилювання.

2 Трансамінування амінокислот
Трансамінуванняамінокислот - основний шлях дезамінування амінокислот, який відбувається без утворення вільного NH3. Це оборотний процес перенесення NH 2 –групи з амінокислоти на –кетокислоту. Процес відкрили А.Є. Браунштейн та М.Б. Крицман (1937).

У трансамінуванні можуть брати участь усі амінокислоти, крім треоніну, лізину, проліну та гідроксипроліну.

Реакція трансамінування в загальному виглядівиглядає наступним чином:
СООН СООН СООН СООН

НС - NH 2 + C = O  C = O + НС - NH 2

R 1 R 2 R 1 R 2

амінокислота  -кетокислота
Ферменти, що каталізують реакції цього типу, називаються амінотрансферазами (трансаміназа-мі). В організмі людини функціонують амінотрансфе-рази L-амінокислот. Акцептором аміногрупи в реакції є -кетокислоти – піруват, оксалоацетат, -кето-глутарат. Найбільш поширені амінотрансферази - АлАТ (аланінамінотрансфераза), АсАТ (аспартатаміно-трансфераза), тирозинамінотрансфераза.

Реакція, яку каталізує фермент АлАТ, представлена ​​нижче:
СООН СООН СООН СООН

│ │ АлАТ│ │

НСNH 2 + C = O  C = O + HCNH 2

│ │ │ │

CH 3 CH 2 CH 3 CH 2

Ала │ ПВК │

- кетоглутарат глу

Реакцію, яку каталізує фермент АсАТ, схематично можна зобразити так:
Асп + -кетоглутарат  Оксалоацетат + Глу.
Кофермент трансаміназ– піридоксальфосфат (6) – входить до складу активного центру ферменту. У процесі трансамінування кофермент виконує роль переносника аміногрупи, і відбувається взаємоперетворення двох коферментних форм ПАЛФ(піридоксаль-5-ф) і ПАМФ (піридоксамін-5-ф):

NH 2-група

ПАЛФ  ПАМФ.

NH 2-група
Трансамінування активно протікає у печінці. Це дозволяє регулювати концентрацію будь-яких аміно-кислот у крові, у тому числі і надійшли з їжею (за винятком тре, ліз, про). Завдяки цьому оптимальна суміш амінокислот переноситься з кров'ю у всі органи.

У ряді випадків може відбуватися порушення трансамінування амінокислот:

1) при гіповітамінозі В 6;

2) при лікуванні туберкульозу антагоністами трансами-аз - фтивазідом та його аналогами;

3) при голодуванні, цирозі та стеатозі печінки спостерігається недолік синтезу білкової частини трансамі-наз.

Для діагностики має значення визначення активності амінотрансфераз у плазмі крові. При патологічних станах відбувається посилення цитолізу у тому чи іншому органі, що супроводжується підвищенням активності цих ферментів у крові.

Окремі трансамінази знаходяться у різних тканинах у неоднаковій кількості. АсАТ більше у кардіоміоцитах, печінці, скелетних м'язах, нирках, підшлунковій залозі. АлАТ – у рекордній кількості у печінці, меншою мірою – у підшлунковій залозі, міокарді, скелетній мускулатурі. Отже, підвищення активності АсАТ у крові більш характерне для інфаркту міокарда (ІМ), а підвищення активності АлАТ може свідчити про цитоліз у гепатоцитах. Так, при гострому інфекційному гепатиті в крові активність АлАТ > АсАТ; але при цирозі печінки - АсАТ > АлАТ. Незначне підвищення активності АлАТ має місце також за ІМ. Тому визначення активності відразу двох трансаміназ є важливим діагностичним тестом. У нормі співвідношення активностей АсАТ/АлАТ (коефіцієнт де Рітіса) становить 1,33 0,42. При ІМ величина цього коефіцієнта різко зростає, у хворих на інфекційний гепатит, навпаки, відбувається зниження цього показника.
3 Дезамінування амінокислот. Непряме дезамінування

З трансамінування тісно пов'язаний процес окисного дезамінування, В результаті якого відбувається відщеплення NH 2 -групи з утворенням NH 3 , Н 2 Про та -кетокислоти. Дезамінування амінокислот найактивніше відбувається у печінці та нирках.

Процес каталізують ферменти оксидази,які є флавопротеїни. Існують оксидази L- та D-амінокислот. Оксидази L-амінокислот ФМН-залежні, D-амінокислот ФАД-залежні.

Реакцію окислювального дезамінування L-амінокислот схематично можна представити наступним чином:
ФМД ФМН · Н + Н 2 Про NH 3

L-АКL-імінокислота  -Кетокислоти.

В організмі людини активність оксидаз амінокислот вкрай низька.

Найбільш активно в клітинах відбувається окисне дезамінування L-глутамінової кислоти:

НАД НАДН · Н + Н 2 О

L-глутамат L-іміноглутарат -КГ + NH 3 .

1 2
1 - Глутаматдегідрогеназа(може використовувати як НАД+, так і НАДФ+);

2 - Ця стадія протікає неферментативно.

Схематично загальне рівнянняреакції (ця реакція оборотна):
L-Глу + НАД + Н 2 О  -КГ + НАДН·Н + + NH 3

L-глутаматдегідрогеназа- фермент, що каталізує цю реакцію, який має високу активність і широко поширений в тканинах ссавців.

Глутаматдегідрогеназа печінки – регуляторний фермент, який локалізований у мітохондріях. Активність цього ферменту залежить від енергетичного статусу клітини. При дефіциті енергії реакція відбувається у напрямку утворення -кетоглутарату та НАДН. Н + , які направляються в ЦЛК і окисне фосфорілювання відповідно. В результаті відбувається посилення синтезу АТФ у клітині. Тому для глутамат-дегідрогенази інгібітори – АТФ, ГТФ, НАДН, а активатор – АДФ.

Більшість амінокислот дезамінуються шляхом не-прямого дезамінування- Це процес сполучення 2 реакцій:

1 ) трансамінування з утворенням глутамату;

2 ) глутаматдегідрогеназна реакція.
амінокислота -КГ НАДН·Н +

NH 3 1 2 NH 3
-кетокислота Глутамат НАД
У цьому випадку біологічний сенс трансамінування ( 1 ) полягає в тому, щоб зібрати аміногрупи всіх амінокислот, що розпадаються, у вигляді амінокислоти одного виду - глутамату. Далі глутамінова кислота транспортується в мітохондрії, де піддається окисному дезамінуванню під дією глутаматдегідрогенази ( 2 ).

Найбільш активно непряме дезамінування відбувається у печінці. Тут утворюється NH 3 надходить у цикл сечовиноутворення для знешкодження.

Спрямованість рівноважних процесів трансамінування, непрямого дезамінування багато в чому залежить від наявності та концентрації амінокислот і -кетокислот. При надлишку амінного азоту посилюється перетворення амінокислот у відповідні кетокислоти з подальшою енергетичною і пластичною утилізацією.
4 Декарбоксилювання амінокислот

Це процес відщеплення карбоксильної групи, яка знаходиться в -положенні амінокислоти, з утворенням амінів та СО 2 . В результаті декарбоксилювання амінокислот утворюються:

1. 
   біогенні аміни (гістамін, дофамін, тірамін, -аміномасляна кислота - ГАМК та ін).

СООНСН 2 NH 2

СНNH 2 СО 2 СН 2

СН 2 СООН

Глу ГАМК

Декарбоксилювання амінокислот з утворенням біогенних амінів найбільш активно відбувається в печінці, мозку та хромафінній тканині.

2) продукти «гниття білків у кишечнику», які є результатом декарбоксилювання амінокислот під дією мікрофлори кишечника. З амінокислот утворюються токсичні продукти, наприклад:

-СО 2
лізин кадаверин

-СО 2

орнітин путресцин
Усього в організмі людини утворюється понад 40 різних амінів. Посилення синтезу амінів спостерігається при гіпоксії та голодуванні. Місцеве збільшення синтезу, звільнення та інактивації катехоламінів, гістаміну та серотоніну властиве вогнищам запалення.

Злоякісні пухлини апудоцитарного походження, що знаходяться в кишечнику, бронхах, підшлунковій залозі, можуть синтезувати велику кількість серотоніну (використовуючи для цієї мети до 60% добової потреби триптофану).

Біогенні аміни інактивуютьсяпід дією окисних ФАД-залежних ферментів - моноаміно-оксидаз (МАО). Відбувається окисне дезамінірування амінів до альдегідів.

R–CH 2 –NH 2 + ФАД + Н 2 О  R–CH + NH 3 + ФАДН 2
Продукти дезамінування біогенних амінів альдегіди- Окислюються до органічних кислотза допомогою альдегіддегідрогеназ.Ці кислоти екскретуються з сечею або піддаються подальшій окислювальної деградації. Крім того, в деградації катехол-нов бере участь катехол-О-метилтрансфераза.
Деякі клінічні аспекти

У разі блокади МАО (при терапії антидеп–рессантами) знижується здатність руйнувати аміни. І тут організм може стати чутливим до дії амінів. Наприклад, прийом в їжу сиру та вживання деяких сортів червоного вина, які багаті тираміномна тлі терапії інгібіторами МАО веде до гіпертензії.

Зниження активності МАО спостерігається при надлишку тиреоїдних гормонів.

Підвищення активності МАО може відбуватися при авітаміноз В 1 , т.к. один із продуктів обміну В 1 є інгібітором МАО.
5 Обмін аміаку. Біосинтез сечовини. Деякі клінічні аспекти

Аміак – це один із кінцевих продуктів обміну азотовмісних речовин. Це складова фракції залишкового азоту сироватки крові (поряд із сечовиною, сечовою кислотою, креатиніном, індиканом). У крові концентрація аміаку невелика – 25-40 мкмоль/л. При вищих концентраціях він надає токсичну дію на організм.

Аміак токсичний, насамперед для ЦНС. Токсичність аміаку пов'язані з його здатністю порушувати функціонування ЦЛК, т.к. NH 3 виводить із ЦЛК –кетоглутарат:
–КГ + NH 3 + НАДН. Н +  Глу + НАД + + Н2О.
В підсумку відновлювального амінування-кето-глутарата відбувається зниження активності ЦЛК у клітинах ЦНС, що, у свою чергу, пригнічує активність аеробного окиснення глюкози. У результаті порушується енергопродукція і розвивається гіпоенергетичний стан, т.к. глюкоза – це основне джерело енергії головного мозку.
NH 3 утворюється в ході наступних процесів :

1) окисного дезамінування амінокислот - це основний шлях продукції NH 3;

1. 
   дезамінування біогенних амінів;
2. 
   дезамінування пуринових основ (аденін, гуанін);
3. 
   катаболізм піримідинових нуклеотидів.

АМФ + Н 2 О  ІМФ + NH 3 .

Фермент, який каталізує цю реакцію, - аденозиндезаміназ.

Аміак транспортується кров'ю до печінки та нирок для знешкодження у складі амінокислот, серед яких основними є глутамін, аспарагін, аланін.

Знешкодження NH 3 відбувається відразу після його освіти, т.к. у тканинах він відразу ж включається до складу амінокислот, головним чином глутаміну. Однак для подальшої детоксикації та виведення аміаку існують біохімічні процеси в печінці та нирках, які є основними шляхами знешкодження NH 3 .

Виділяють такі механізми знешкодження NH 3 :

1 ) відновне амінування –кетоглутарату;

2 ) утворення амідів амінокислот - аспарагіну та глутаміну;

3 ) утворення амонійних солей у нирках;

4 ) синтез сечовини.

У тканинах аміак підлягає негайній нейтралізації. Це досягається шляхом поєднання процесів ( 1 ) та ( 2 ).

1. 
   Відновлювальне амінування -кетоглутарата:

NH 3 +  -КГ + НАДН . Н +  Глу + НАД + Н 2 О.

Фермент - глутаматдегідрогеназа
Для цього процесу потрібні значні концентрації –КГ. Для того щоб не було перевитрати –КГ і роботу ЦЛК не було порушено, –КГ поповнюється за рахунок перетворення ПВК  ОА  –КГ.

2 ) Утворення амідів- це важливий допоміжний механізм знешкодження NH 3 в тканинах шляхом його зв'язування з ГЛ або АСП.

АСП + АТФ +NH 3  Асн + АМФ + ФФ нн

Фермент - аспарагінсинтаза

Глу + АТФ +NH 3  ГЛН + АМФ + ФФ нн

Фермент - глутамінсинтаза
Цей процес найбільш активний у ЦНС, м'язах, нирках, печінці (для підтримки внутрішньої концентрації NH3). Головним чином глнє транспортною формою нетоксичного NH 3 з мозку, м'язів та ін тканин. Глутамін легко проникає крізь мембрану, т.к. при фізіологічних значеннях рН не має заряду. При фізичному навантаженні аланін активно транспортує NH 3 від м'язів до печінки. Крім того, велика кількість аланіну містить кров, яка відтікає з кишечника. Цей аланін також направляється в печінку для глюконеогенезу.

3 ) Глн і асн зі струмом крові потрапляють у нирки, де піддаються гідролізу за допомогою спеціальних ферментів - глутамінази та аспарагінази, які є і в печінці:

Асн + Н 2 О  Асп + NH 3 .

Глн + Н 2 О  Глу + NH 3 .

NH 3, що звільнився в канальцях нирок, нейтралізується з утворенням солей амонію,які виводяться із сечею:

NH 3 + Н + + Сl -  NH 4 Cl.

4 ) Синтез сечовини- це основний шлях знешкодження аміаку. На частку сечовини припадає 80% азоту, що екскретується.

Процес утворення сечовини відбувається в печінці і є циклічним процесом, який називається « орнітиновий цикл»(Цикл Кребса-Гензелайта).

У циклі беруть участь дві амінокислоти, які не входять до складу білків – орнітин та цитрулін, та дві протеїногенні амінокислоти – аргінін, аспарагін.

Процес включає п'ять реакцій: перші дві протікають у мітохондріях, інші – у цитозолі гепатоцитів. Деякі ферменти сечовиноутворення є у мозку, еритроцитах, серцевому м'язі, проте весь набір ензимів є лише у печінці.

І реакція- Це синтез карбамоілфосфату:

СО 2 + NH 3 + 2АТФ  NH 2 -CO-Ф + 2АДФ + Ф н.

Фермент - карбамоїлфосфатсинтазаІ (Мітохонд-ріальний). Існує також карбамоілфосфатсинтаза ІІ (у цитозолі), яка бере участь у синтезі піримідинових нуклеотидів.

Карбамоїлфосфатсинтаза І - регуляторний фермент, для якого активаторомє N-ацетилглутамат.

ІІ реакція- Включення карбамоілфосфату в циклічний процес. У цій реакції відбувається його конденсація з орнітином), внаслідок чого утворюється цитрулін (реакція також відбувається в мітохондріях).

IIIреакція- утворення аргініносукцинату. Це друга реакція, у якій використовується енергія АТФ.

IVреакція- розщеплення аргініносукцинату з утворенням аргініну та фумарату. Останній може вступати до ЦЛК, посилюючи його. Т.о. це анаплеротична (що поповнює) реакція для ЦЛК.

Vреакція -регенерація орнітину з освітою сечовини.
Схема синтезу сечовини

СО 2 + NH 3 + 2АТФ  карбамоілфосфат + 2АДФ + Ф н

1
NH 2 -CO-NH 2

(сечовина) Орнітін

5 2

Аргінін Цитрулін

4 3 АТФ

Фумарат АМФ

АргініносукцинатФФ н

Ферменти:

1 - карбамоїлфосфатсинтаза;

2 - орнітинкарбамоїлтрансферазу;

3 - аргініносукцинатсинтаза;

4 - аргініносукцинатліаза;

5 - аргіназа(сильними інгібіторами ферменту є орнітин та лізин, що конкурують з аргініном, активатори - Са 2+ та Мn 2+).

Орнітин, який відновлюється під час циклу, може запускати новий цикл сечовиноутворення. По ролі орнітин аналогічний оксалоацетату в ЦЛК. Для проходження одного циклу необхідно 3 АТФ, які використовуються в 1-й та 3-й реакціях.

Орнітіновий цикл тісно взаємопов'язаний з ЦЛК.

Схематично взаємозв'язок можна так:
2 АТФ

Орніті-СО 2

новий ЦЛК

цикл

Фумарат АТФ

Аспартат

Це «двоколісний велосипед» Кребса – жодне колесо не здатне «обертатися» без справного функціонування другого.

Екскреція синтезованої сечовини забезпечується нирками. За добу виділяється 20-35 г сечовини. При зміні кількості білка в їжі для підтримки азотистої рівноваги швидкість синтезу сечовини в організмі змінюється:

білка з їжею  синтез ферментів циклу  синтез сечовини,

якщо  катаболізм білків синтез сечовини кількість

азоту, що виводиться.

Посилення катаболізму білків і, отже, підвищення екскреції сечовини спостерігаються при голодуванні і цукровому діабеті.

При захворюваннях печінки, які супроводжуються порушенням синтезу сечовини, збільшується концентрація аміаку в крові (гіпераммоніємія) і, як наслідок, розвивається печінкова кома.

Генетичні дефекти ферментів синтезу сечовини

Відомі вроджені метаболічні порушення, зумовлені недоліком кожного із п'яти ферментів циклу.

При порушенні синтезу сечовини спостерігається підвищення концентрації аміаку в крові - гіперамоніємія, яка найбільш виражена при дефекті 1-го та 2-го ферментів.

Клінічні симптомизагальні всім порушень орнитинового циклу: блювота (у дітей), відраза до багатим білками продуктам, порушення координації рухів, дратівливість, сонливість, розумова відсталість. У деяких випадках може настати смерть протягом перших місяців життя.

Діагностуванняпорушень проводять:

1) шляхом визначення концентрації аміаку та проміжних продуктів орнітинового циклу в крові та сечі;

2) шляхом визначення активності ферментів у біоптатах печінки.

До спадкових ензимопатій орнітинового циклу відносяться:

• 
  гіперамонієміяІ типу – недолік карбамоїл-фосфат-синтази І (нечисленні випадки, тяжка гіперамоніємія);
• 
  гіперамонієміяІІ типу – нестача орнітин-карбамоїлтрансферази (чисельні випадки). У крові, спинномозковій рідині та сечі підвищується концентрація аміаку та глутаміну, збільшення концентрації аміаку призводить до підвищення активності глутамінсинтази;
• 
  цитрулінемія– дефект аргініносукцинатсинтази (рідкісне захворювання). З сечею екскретується велика кількість цитруліну, підвищується концентрація цитруліну в плазмі та спинномозковій рідині;

• 
  аргініносукцинатна ацидурія– дефект аргініно-сукцинатліази (рідкісне захворювання). Підвищується концентрація аргініносукцинату в крові, спинномозковій рідині та сечі. Хвороба, як правило, розвивається рано і призводить до фатального результату в ранньому віці. Для діагностики цього захворювання використовують визначення наявності аргініносукцинату у сечі (хроматографія на папері) та еритроцитах (додатково). Ранню діагностику проводять шляхом амніоцентезу;
• 
  аргінінемія - дефект аргінази. Спостерігається підвищення концентрації аргініну у крові та спинномозковій рідині (в еритроцитах низька активність аргінази). Якщо хворого перевести на малобілкову дієту, то концентрація аміаку у крові знижується.

Лекція 2

Тема. Спеціалізовані шляхи метаболізму

амінокислот та циклічних амінокислот.

Спадкові ензимопатії

амінокислотного обміну
План

1 Шляхи метаболізму безазотистого скелета амінокіс-лот. Глікогенні та кетогенні амінокислоти.

2 Метаболізм гліцину та серину.

3 Метаболізм сірковмісних амінокислот. Синтез креатину.

4 Метаболізм амінокислот з розгалуженим ланцюгом.

5 Метаболізм циклічних амінокислот (фенілалу-ніну, тирозину, триптофану і гістидину).

6 Спадкові порушення обміну амінокислот.
1 Шляхи метаболізму безазотистого скелета амінокіс-лот. Глікогенні та кетогенні амінокислоти

Безазотисті скелети амінокислот (-кетокисло-ти) утворюються в результаті реакцій трансамінування та дезамінування.

Вуглецеві скелети протеїногенних амінокислот після відщеплення NH 2 –групи перетворюються зрештою на 5 продуктів, які залучаються до ЦЛК: ацетил-КоА, фумарат, сукциніл-КоА, -кетоглутарат, оксало-ацетат.

У ЦЛК відбувається повне окислення вуглецевих скелетів амінокислот з вивільненням значної кількості енергії, яке можна порівняти з кількістю енергії, що вивільняється при аеробному окисненні 1 молекули глюкози.

Схематично шляхи входження -кетокислот у ЦЛК показані нижче:

Ала, Ціс, Тре

Глі, Сір,

ПВК

Ацетил-КоА

Ацетоацетил-КоА

Асн, Асп

ОА

Тір, Фен, Трп
ЦЛК

Фумарат

–КМ

Глн, Глу, Арг, Гіс, Про

Сукциніл-КоА

Ілі, Вал, Мет

Глікогенні та кетогенні амінокислоти

Глікогенні амінокислоти– це амінокислоти, які може бути субстратами для синтезу глюкози, т.к. можуть перетворюватися на піруват, оксалоацетат, фосфоенол-піруват - це сполуки-попередники глюкози при глюконеогенезі. До таких амінокислот відносяться всі протеїногенні амінокислоти за винятком Лей, Ліз.

Кетогенні амінокислоти– це субстрат для кетогенезу та синтезу ліпідів. До них відносяться Лей, Ліз, Ілі, Тир, Трп, Фен. Лей і Ліз - це кетогенні амінокислоти, т.к. Іле, Трп, Фен можуть бути одночасно і глікогенними.
2 Метаболізм гліцину та серину
Гліцин перетворюється на серин за участю коферментної форми фолієвої кислоти (Вс) – тетрагідрофолієва кислота, або ТГФК (Н 4 –фолат).
3 Метаболізм сірковмісних амінокислот. Синтез креатину

Метіонін– це незамінна амінокислота, яка є основним донором метильних груп у реакціях метилювання.

Активна форма – S-аденозилметіонін (SAM), реакція утворення якого показана нижче:
Мет + АТФ  S-Аденозілметіонін + ФФн + Фн.

Фермент - метіоніноденозилтрансферазу.

SAM бере участь у реакціях метилювання при синтезі: холіну, креатину, адреналіну, меланіну, нуклеотидів, рослинних алкалоїдів. Після перенесення СН 3 -групи SAM перетворюється на S-аденозилгомоцистеїн, який в результаті послідовності реакцій відновлюється до метіоніну:
S-аденозилметіонін S-аденозилгомоцистеїн

аденозин

метіонін їжі
метіонінгомоцистеїн.

сукциніл-КоА

Цей циклічний процес неспроможна функціонувати без постійного надходження Мет, т.к. Міт витрачається у реакціях катаболізму.

Мет як донор метильних груп бере участь у синтезі креатину.
Синтез креатину

Креатин – основний субстрат для утворення креатинфосфату у м'язах та нервовій тканині. Синтез креатину відбувається послідовно в нирках та печінці (деяка частина його може синтезуватися у підшлунковій залозі).

Виділяють дві стадії синтезу:

1 Походить у нирках:

Арг + Глн Орнітін + Глікоціамін.

(Гуанідинацетат)

Фермент - гліцинамідінотрансфераза (трансамі-наза).
2 Відбувається у печінці після транспорту з нирок глікоціаміну:
S–Аденозилметіонін S–Аденозилгомоцистеїн

Глікоціамін Креатин

Фермент - гуанідинацетатметилтрансферазу.
Далі креатин фосфорилюється з утворенням макроергічного фосфату – креатинфосфату, який є формою депонування енергії у м'язах та нервовій системі. Фермент, що каталізує цю реакцію, - креатинфосфокіназа(КФК):

Креатин+АТФ Креатин-ф+АДФ

неферментативно

креатинініз сечею.
Цис -це замінна амінокислота, основна роль якої полягає в наступному:

1) бере участь у стабілізації структури білків та пептидів – утворює дисульфідні зв'язки;

1. 
   є структурним компонентомтрипептиду глутатіону (глу-цис-глі), який як кофермент і бере участь у функціонуванні антиоксидантної системи організму, транспорті деяких амінокислот через мембрани, відновлення аскорбінової кислоти з дегідроаскорбінової і т.д.

3) при катаболізмі цис утворюється піруват, який використовують як субстрат для глюконеогенезу, тобто. цис – глікогенна амінокислота;

1. 
   бере участь у синтезі таурину - фізіологічно важливої ​​сполуки, яка необхідна для утворення парних жовчних кислот, може виконувати функцію медіатора в ЦНС і важливий у функціонуванні міокарда.

-СО 2

Цис  Цистеїнова кислота Таурін

СН 2 - СН - СООН СН 2 - СН 2

HO 3 S NH 2 SH NH 2
Таурін сприяє зниженню рівня холестерину при атеросклерозі, оскільки бере участь у синтезі жовчних кислот.

Амінокислоти з розгалуженим ланцюгом (АКРЦ) -валін, лейцин, ізолейцин - при катаболізмі перетворюються на -кетокислоти (оксикислоти з розгалуженим ланцюгом - ОКРЦ). - NH 3

АКРЦ  ОКРЦ

Етапи окислення АКРЦ:

1) трансамінування:

АКРЦ + –КГ  ОКРЦ + Глу.

Фермент - АКРЦ-амінотрансфераза.

Найбільша активність цього ферменту спостерігається у серці, нирках, менше – у скелетних м'язах, найнижча – у печінці;

2) дегідратація ОКРЦ до проміжних продуктів ЦЛК. Фермент - дегідрогеназу ОКРЦ –локалізований у внутрішній мембрані мітохондрій і каталізує реакцію окисного декарбоксилювання, в результаті якої утворюються проміжні продукти ЦЛК:

Лій  ацетил-КоА та ацетоацетат.

Вал, Іле  сукциніл-КоА.
Катаболізм Вал та Іле (як і Мет) до сукциніл-КоА супроводжується утворенням пропіоніл-КоА та метилмалоніл-КоА:

Метаболізм як перетворення енергії

З молекулярних позицій, життя багатоклітинного організму - це складно організовані генетичні та біохімічні реакції, що впорядковано протікають на клітинному, міжклітинному, тканинному, органному та системному рівнях організації та відображають обмін речовин або взаємодію між молекулами та атомами різних хімічних сполук (біологічних матеріалів).

Реакції, що відбуваються під час обміну речовин, називаються метаболізмомчи метаболічними реакціями. Як сказано в попередньому розділі, серед головних хімічних сполук клітини значаться: вода (70-90% обсягу), що визначає властивості біологічних матеріалів; розчинені у воді солі Na, Ca, K, Mg, Cl та інші мікроелементи; органічні сполуки(10-30% обсягу) є цінним видом біологічного палива. Різноманітність органічних молекул створюється під час сполуки атомів вуглецю з атомами інших хімічних елементів.

Кожен хімічний елементхарактеризується валентністю чи здатністю утворювати певну кількість ковалентних зв'язків. Саме так утворюються прості молекули:спирти (алкоголь), що включають вуглецевий ланцюг та гідроксильну групу (НО), аміни (аміногрупа - NH 2), кислоти (карбоксильна група - СООН) та ін. З різних поєднань простих молекул утворюються складні молекули,у тому числі найважливіші для організму молекули нуклеїнових кислот, білків, жирів та вуглеводів. Усі ці молекули утворюються внаслідок метаболічних реакцій. Відомі два типи метаболічних реакцій: анаболічніабо синтез необхідних для життя молекул (анаболізм) та катаболічнічи розпад молекул (катаболізм). Учасник метаболічної реакції – це метаболіт,результат метаболічної реакції - це продукт.Якщо продукт метаболічної реакції є вихідною речовиною для наступної реакції - це субстрат.

Ланцюг з таких послідовних реакцій - це метаболічний шлях.Метаболічні шляхи складні та взаємопов'язані. Кожен шлях

повинен миттєво підлаштовуватися до поточної ситуації в окремій клітині та в усьому організмі, виходячи з інформації, що надходить від інших шляхів або різних ланок одного шляху. Будь-який метаболічний шлях ґрунтується на перетвореннях енергії, які визначають, який шлях можливий, а який ні.

Перетворення енергії(її перетворення) - це з одного бокуузгодження виробництва біологічного палива з постійно мінливими потребами у ньому; з іншого бокуце підпорядкування швидкості та напрямів перетворення енергії в окремих клітинах потребам та життєвому ритму всього організму, який періодично приймає їжу та голодує, працює та відпочиває, виношує, годує, ростить та навчає своє потомство досвіду взаємодії з навколишнім середовищем. Крім того, в ході свого функціонування будь-який організм короткочасно чи тривало, рідко чи часто хворіє, витрачаючи в період хвороби запаси наявної енергії.

Таким чином, перетворення енергії в клітинах, тканинах, органах та системах організму відбуваються постійно протягом усього життя індивіда. Однак умовно можна вважати, що вони починаються з їди, коли молекули харчових речовин «розбираються» клітинами для отримання енергії (біологічного палива), яка потім використовується для метаболізму та синтезу необхідних організму речовин.

Координація та інтеграція всіх енергетичних перетворень забезпечується головними регуляторними системами організму: нервовою та ендокринною, а також імунною системою, яка виявляє свою регулюючу дію або опосередковано через нейроендокринну регуляцію, або через свої лімфоїдні органи, що володіють ендокринною функцією. В цілому контроль за перетвореннями енергії в організмі забезпечується спільною дією нейромедіаторів, гормонів, регуляторних факторів росту, а також безліччю сигнальних молекул-посередників енергетичного метаболізму (див. Розділ 8).

Говорячи про роль окремих клітин і тканин у розподілі та споживанні енергії, що надходить в організм у вигляді продуктів харчування, а також про роль води (див. розділ 6), слід виділити найбільш енергоємні та енерговитратні клітини печінки, м'язів, мозку, жирові клітини та еритроцити . Наприклад, клітини печінки при нормальному харчуванні запасають глюкозу у вигляді глікогену, а при голодуванні звільняють її доти, доки не вичерпано його запас. Якщо запас

глікогену вичерпався, печінка перетворює на глюкозу амінокислоти (глюконеогенез), а жири (жирні кислоти) спочатку перетворює на кетонові тіла, а потім (через окислення) синтезує з них тригліцериди, які є переносниками енергії. Тригліцериди надходять у кров і розносяться у всі тканини та органи, включаючи мозок, який не має власних енергетичних запасів. Тому транспорт глюкози в нейрони має пасивний характер, що не вимагає витрат енергії ззовні. У системі пасивного транспорту беруть участь регуляторні пори, канали міжклітинних сполук та клітинних мембран (див. розділ 6). Ці канали контролюють проходження різних молекул і потоків іонів, і їх пропускна здатність (наприклад, для іонів Са 2+, К+ і Na+) залежить від зовнішніх для клітини сигналів, що надходять до воріт каналів, в яких розташовані рецептори, що їх розпізнають.

У свою чергу, транспорт глюкози в еритроцити носить активний характер, тому що відбувається за рахунок концентраційного градієнта або полегшеної дифузії завдяки двосторонньому зустрічному руху аніонів Cl - і HCO через плазматичну мембрану еритроциту. При цьому активний транспортвідбувається за рахунок зовнішнього джерела енергії, що виділяється при гідролізі АТР, і йде (завдяки такому переміщенню) проти концентраційного градієнта.

Різноманітними джерелами енергії для м'язів служать глюкоза та глікоген, жирні кислоти, кетонові тіла та амінокислоти. p align="justify"> Особливе місце у внутрішньоклітинному енергетичному обміні займають мітохондрії, відповідальні за "тканинне дихання" або енергетичний обмін за рахунок процесів окислення і фосфорилювання, а також синтезу АТР для "критично залежних" тканин і органів, функціонування яких повністю залежить від своєчасного поповнення запасів АТР. Серед таких «критично залежних» морфофункціональних структур знаходяться клітини і тканини головного мозку, міокарда, скелетних м'язів, сітківки очей, острівці Лангерганса в підшлунковій залозі та ін. Порушення енергетичного обміну, що відбуваються в них, роблять значний внесок у спектр і обсяг спадкової патології людини.

При цьому часто «страждають» і самі мітохондрії. Так, до теперішнього часу ідентифіковано великий клас мітохондріальних хвороб (понад 200 нозологій), що виявляються інвалідизацією хворих за рахунок тяжкої нейродегенеративної симптоматики на тлі значного зниження енергетичних запасів (див. розділ 26).

Зокрема, порушення структури та функції мітохондрій виявлені при хворобах Альцгеймера та Паркінсона (див. розділ 28), кардіоміопатичному синдромі, цукровому діабеті та іншій патології.

Трофічне забезпечення

Трофічне забезпеченняабо трофіка, - це сукупність метаболічних реакцій, що визначають збереження структури та функціонування клітин, тканин, органів та систем організму, їх збільшення у процесі надлишкового функціонального навантаження (стан гіпертрофії) або зменшення у процесі функціональної бездіяльності (стан гіпотрофії). Трофічне забезпечення всіх структур організму відбувається за допомогою нервових волокон та сигнальних молекул, що надходять до рецепторів клітинних мембран у клітинах-мішенях. Останні не тільки інформують нейрони про свій стан, а й надають на них стимулюючий вплив, ініціюючи в нейронах адекватні функціональні зміни і, отже, опосередковуючи зворотний вплив на клітинимішені. При цьому сама нервова системазабезпечує власну трофіку виключно за рахунок сигнальних молекул, що надходять у нейрони від клітин-мішеней, які вони іннервують. Всі метаболічні реакції, що відбуваються в багатоклітинному організмі, каталізуються регуляторними білками-ферментами та протікають завдяки зв'язуванню ферментів із субстратами. Такі реакції називаються ферментативними.

Ферменти та ферментативні реакції

Молекула ферменту (ензиму) здатна до утворення активного центру або "кишені", в який потрапляє молекула субстрату і в якому вона "атакується" різними функціонально активними групами.

Згідно із закономірностями класичної генетики, одна біохімічна реакція каталізується одним ферментом. У її основі лежить формула, запропонована в 1941 році Дж. Бідлом та Е. Тейтемом: «Один ген - один фермент», яка потім трансформувалася у формулу: «Один ген - один поліпептидний ланцюг», який тривалий час вважався центральною догмою молекулярної біології (див. главу 1).

Слід зазначити, що це загальний для ензимології принцип і тепер досить часто дотримується багатофункціональних ферментів і багатоферментних систем (комплексів).

Протікаючі в організмі ферментативні реакції засновані на моделі Міхаеліса-Ментен,яка враховує всі відомі формули генної експресії:

де E – фермент; S – субстрат; ES іЕР - комплекси ферменту із субстратом S та ферменту з продуктом Р.

Таким чином, для однієї ферментативної реакції необхідні як мінімум субстрат та фермент. У цьому субстратом може бути молекули ДНК, РНК, білка чи інші молекули, а ферментом - молекули регуляторних білків. Ферментативні реакції супроводжують усі альтернативні процеси в клітині та організмі: прогрес і регрес, синтез та розпад, розвиток та інволюція (старіння), збудження та гальмування, сон та неспання та взагалі будь-які інші молекулярні процеси (фізикохімічні, генетичні та біохімічні, морфологічні, фізіологічні та патофізіологічні), пов'язані з онтогенезом (див. розділ 12).

Функції клітини та організму, що забезпечуються за допомогою ферментів

Як відомо, ферменти забезпечують численні функції клітини та організму. Перерахуємо найважливіші з ферментативних реакцій. Це:

Експресія генів, що виробляють структурні та функціональні білки для клітин, тканин, органів та систем організму (реакції ДНК-мРНК-білок);

Захисні реакції організму: вроджений та набутий імунітет, згортання крові, дія цитохрому Р 450 та ін. (Реакції фермент-білок, фермент-субстрат);

Впізнавання молекул при їх трансмембранному перенесенні (включаючи контроль потоків іонів), взаємодії гормонів та інших сигнальних молекул з рецепторами, генерації та проведенні нервових імпульсів та ін. (Ті ж реакції);

Розумова діяльність, робота м'язових клітин та ін. (Ті ж реакції). Крім того, це також ферментативні реакції, що відбуваються між нуклеїновими кислотами, починаючи з етапу запліднення гамет. Наприклад, у реакції ДНК-ДНК беруть участь ферменти цитоплазми яйцеклітини та ядерні фактори транскрипції, що містяться в яйцеклітині та сперматозоїді. Інші приклади - це реакції ДНК-мРНК у ході транскрипції, реакції мРНК-рРНК, мРНК-тРНК у ході трансляції, а також реакції

сайт-специфічного зв'язування між амінокислотними залишками ферментів та нуклеотидними послідовностями ДНК.

ОСНОВНІ ПОДІЇ Внутрішньоклітинного

МЕТАБОЛІЗМУ

Серед безлічі різних за біологічною значущістю подій внутрішньоклітинного метаболізму в першу чергу слід розглянути основні «технологічні» процеси, що відбуваються на молекулярному рівні, – це метаболізм пуринових та піримідинових нуклеотидів, замінних та незамінних амінокислот, деградація ДНК та білків.

Метаболізм нуклеотидів

Нуклеотид - це з'єднання трьох елементів: фосфат-цукор-основа. У цьому поєднанні з утворенням енергії пов'язаний фосфат. У цьому центральну роль грає головний енергетичний субстрат - АТР, хоча інші енергетичні сполуки (GTP, CTP, UTP) також беруть участь. Вуглеводні компоненти нуклеотиду представлені дезоксирибоз або рибозою. З ними через атом азоту (N) у дев'ятому положенні пурину та першому положенні піримідину пов'язані азотисті основи, що забезпечують передачу спадкової інформації.

Азотисті основи нуклеотиду - це пурини А та G та піримідини С, Т та U.

До ДНК-нуклеотидів (дезоксирибонуклеотидів) відносяться: аденін (dАМР), гуанін (dGMP), цитозин (dСМР) і тимін (dТМР).

До РНК-нуклеотидів (рибонуклеотидів) відносяться: аденілова (АМР), гуанілова (GMP), цидилова (СМР) та уридилова (UMP) кислоти.

Синтез пуринових нуклеотидів

Більшість клітин синтезують пурини de novo із попередників, що мають невелику молекулярну масу. Джерелами вільних пуринів є нуклеїнові кислоти, що розпадаються в лізосомах клітини при деградації молекули ДНК, а місцем їх синтезу є печінка.

Пуриновий цикл- це реакція риботилювання або приєднання комплектуючих фрагментів до рибозо-5-фосфату. Цей

механізм характерний для синтезу пуринів de novo, вільних пуринів та піримідинових нуклеотидів за участю 5-фосфорибозил-1-пірувату (активна форма рибозо-5-фосфату) або фосфорибозил-1-пірофосфату (ФРПФ). Утворення ФРПФ відбувається за пентозофосфатним шляхом при перенесенні пірофосфатної групи (РР) з АТР глутаміну, що каталізується за допомогою ФРПФ-синтетази. Продукт цієї реакції – 5-фосфорибозиламін. Після його утворення відбувається ряд послідовних реакцій (їх всього 9), що завершуються складанням першого пуринового нуклеотиду, що включає гіпоксантин, - це іназинова кислота(IMP).

Освіта IMP служить своєрідним метаболічним перехрестям: із цієї кислоти утворюються аденін або гуанін.

В ході зазначених перетворень з NH 10 -формілтетрагідрофолату або тетрагідрофолату (FH 4) також утворюється формальна група (FH) - це реакція формування. Учасник реакції формування - тетрагідрофолат (FH 4) є коферментом вітаміну F або фолієвої (птероілглутамінової) кислоти. FH 4 відновлюється з гідрофолатредуктази (FH 2) за участю NADPH та формілтрансферази.

Формильна група також надходить від серину, який у присутності серингідроксиметилази переносить гідроксиметильну групу (СН 2 ОН) на FH 4 і в результаті утворюються гліцин, вода і N 5 N 10 -метилен-FH 4 . Разом з тим, остання сполука ще не готова до участі у формуванні, оскільки метиленова група (СН 2) більш відновлена, ніж формальна група (FH). Тому СН 2 окислюється ферментом NADP + до метильного похідного, яке після гідролізу перетворюється на N 10 -форміл-FH 4 або донор формальної групи, необхідний для синтезу пуринових нуклеотидів. Тут доречно помітити, що синтез пуринів de novo не дає вільних пуринів, оскільки нові пурини відразу перетворюються на пуринові нуклеотиди. Відомий також шлях синтезу пуринових нуклеотидів, в ході якого в них перетворюються вільні пурини, які отримують при розпаді нуклеотидів і зберігаються після взаємодії з ФРПФ. У цьому шляху беруть участь дві фосфорибозилтрансферази: одна каталізує утворення пуринових нуклеотидів з аденіну, інша – з гіпоксантину та гуаніну. Причому в другому випадку (синтез пуринових нуклеотидів з гіпоксантину або рибонуклеотиду АМР, а синтез гуаніну з рибонуклеотиду GMP) бере участь гіпоксантин-гуанінфосфорибозилтрансфераза

(ГГФРТ), яка, взаємодіючи з ФРПФ, утворює IMP та неорганічний фосфор (Р). Для клітин людини заощадження аденіну, мабуть, менш важливе, ніж заощадження гіпоксантину та гуаніну. Вільний гіпоксантин утворюється з АМР при видаленні фосфатної групи (РН) за допомогою 5-нуклеотидази і при цьому перетворюється на аденозин, з якого видаляється NH 2 -група за допомогою ферменту аденозиндезаміназ (АДА). Через війну аденозин перетворюється на инозин, з якого з допомогою іншого ферменту - нуклеозидфосфорилазы - утворюються гипоксантин і рибозо-1-фосфат.

Слід також зазначити, що за відсутності в цьому метаболічному шляху ПЕКЛО розвивається аутосомно-рецесивна хвороба лімфоцитів (20q13.11), що виявляється тяжким комбінованим імунодефіцитом (ТКІД). Запропонований у 1990 р. спосіб лікування ТКІД став першим випадком застосування в медицині методу генної терапії, суть якого полягала у введенні в стовбурові клітини кісткового мозку in vitroнормального гена АДА та подальшої аутотрансплантації цих клітин in vivo(Див. розділ 20).

На закінчення необхідно підкреслити, що синтез пуринових нуклеотидів вимагає від клітини великих енергетичних витрат, і тому механізм реутилізації вільних пуринів вигідніший для неї, бо дозволяє клітині обмежити синтез de novo.

Крім того, в організмі є унікальні клітини (еритроцити), які не здатні синтезувати пурини de novo, і тому використовують лише готові пуринові основи. Значення механізму реутилізації вільних пуринів можна продемонструвати на прикладі Х-зчепленого рецесивного синдрому Леша-Найана (Xq26-27), пов'язаного з розумовою відсталістю, порушеннями координації та аутоагресією (через відсутність ГГФРТ). У таких хворих у клітинах печінки різко збільшено синтез пуринових нуклеозидів de novo (є цукор і основа, але немає фосфату), що веде до збільшення рівня ФРПФ, утворення великої кількості сечової кислоти (у печінці) та відкладення кристалів уратів (у нирках).

Подібна симптоматика спостерігається при подагрі, проте в цьому випадку у хворих немає неврологічних розладів (з невідомих поки що причин). Очевидно, подагра – це фенокопія синдрому Льоша-Найана. При цьому важливо відзначити, що сечова кислота, що утворюється в печінці з гіпоксантину та гуаніну, пригнічується алопурином. Цей препарат застосовується для лікування подагри, він викликає переважне накопичення не уратів, а гуаніну

і гіпоксантину, які розчиняються у воді і тому легко виводяться з організму.

Шлях синтезу пуринових нуклеотидів de novo – це приклад алостеричного інгібування за принципом зворотного зв'язку. При цьому місцем контролю інгібування є перша (оборотна) реакція синтезу пуринів. Її каталізує ФРПФ-синтетаза, що інгібується рибонуклеотидами AMP, ADP, GMP і GDP.

Синтез піримідинових нуклеотидів

Більшість клітин синтезують піримідинові нуклеотиди de novo. Разом з тим, відомий шлях реутилізації вільних піримідинів, який менш яскравий, ніж у пуринів.

Синтез вільних піримідинів починається з аспарагінової кислоти і веде до утворення оротової кислоти (з'єднання з циклічною структурою), яка в присутності ФРПФ і під дією кіназ перетворюється на урацил (UМР).

У результаті збалансованого виробництва дезоксинуклеотидтрифосфатів (як і, як пуринів) здійснюється алостерическая регуляція за принципом зворотний зв'язок (див. главу 8). Їхнє відновлення йде на рівні дифосфатів за допомогою NADPH (переносить електрони на редуктазу). Тільки після цього вони у кілька стадій перетворюються на трифосфати (внаслідок фосфорилювання кіназами за участю АТР). Спочатку не бере участь у синтезі dUTP (він містить тімін) гідролізується в dUMP з утворенням РР. Потім dUMP метилюється dTMP.

Метилювання- це перенесення високої активності метильної групи (СН 3) від донора-метіоніну на молекули інших сполук, включаючи ДНК (див. нижче). При цьому нуклеозид-тимідін ресинтезується до ТМП під дією тимідинкінази.

Метилювання dUMP відбувається також під дією ферменту тимідилатсинтетази, коферментом якої є N 5 N 10 -метилен-FH 4 або метилентетрагідрофолат (FH 4). Далі dTMP фосфорилюється в dTTP (метильований урацил), який перетворюється на dTTP.

У разі синтезу пуринів метиленова група (СН 2) окислюється з утворенням формальної групи (див. вище), а у разі синтезу тимідилату вона відновлюється і переноситься до метильної групи (СН 3) тиміну у присутності тимідилатсинтетази. При цьому FH 4 перетворюється на FH 2 . Для зворотної відновної реакції необхідний фермент дегідрофолатредуктазу, з дефіцитом якого пов'язана поява однієї з генокопій фенілкетонурії (див. нижче).

Інший метаболічний шлях - це перетворення FH 4 на метилен- FH 4 реакції з серином, але для цього FH 2 відновлюється до FH 4 під дією дегідрофолатредуктази.

Показано, що антифолатами або структурними аналогами фолату, що інгібують FH 2 -редуктазу, служать антилейкемічні препарати: аметоптерин та аміноптерин, які пригнічують утворення dTMP, вкрай необхідного лейкозним клітинам. Причому утворення dTMP йде шляхом інгібування FH 2 -редуктази і гальмування процесу перетворення FH 2 FH 4 . Далі фермент серингідроксиметилаза сприяє утворенню метилен-FH (з фолієвої кислоти), а потім у присутності dUMP утворюється dTMP.

Крім цих реакцій, відома реакція, в ході якої N 5 N 10 - метилен-FH 4 відновлюється до N 5 -метилен-FH 4 який постачає метильні групи для перетворення гомоцистеїну в метіонін у присутності метіонінсинтетази.

Метіонінсинтетазі необхідний кофактор - вітамін В12, при повній відсутності якого розвивається аутосомно-рецесивна перніціозна анемія (6р12-р21.2). При цьому захворюванні в організмі не утворюється шлунковий глікопротеїн, необхідний для відновлення в кишечнику вітаміну В 12 хоча з їжею його надходить багато. У зв'язку з цим запаси FH 4 стають недоступними для синтезу пуринів, і тетрагідрофолат перетворюється на метил-FH 4 викликаючи у хворих неврологічні розлади, пов'язані з метилмалоновим ацидозом. При дефіциті вітаміну 12 розвивається аутосомно-рецесивна вроджена мальабсорбція фолату (мегалобластна анемія). Один із її генів-кандидатів картований на 11q13.3-q14.1.

Відомі дві реакції, залежні від вітаміну В12. Вони каталізуються різними ферментами: метилмалоніл-СоА-мутазою (6р12-р21.2) та метіонінсинтазою (ген не картирован). При нестачі першого ферменту розвивається смертельний ацидоз, тоді як нестача другого ферменту викликає лише ранню затримку психомоторного розвитку, що супроводжується неврологічною симптоматикою, що зумовлена ​​токсичною дією гомоцистеїну.

Метилювання послідовностей ДНК

Метилювання послідовностей ДНК (наприклад, залишків цитозину в положенні 5) відбувається з утворенням 5-метилцитозину (5-mC) при дії ряду ферментів, що отримали загальну назву: цитозин-ДНК-метилтрансфераз або М-таз.

М-таза- це «підтримуючий» фермент, що впізнає і метилює тільки наполовину метильовані послідовності ДНК, що формуються в ході реплікації, коли знову синтезований дочірній ланцюг ще не метильований. Відомі чотири таких ферменти (Dnmt 1, Dnmt 2, Dnmt 3а та Dnmt 3b). Найбільш вивчений Dnmt 1 або білок з молекулярною масоюблизько 190 кДа, що має 2 домени: каталітичний(розташований в С-кінцевій частині ферменту), структурно близький до бактеріальних цитозинових М-таз, і регуляторний(розташований в N-кінцевій частині), що містить сигнальну послідовність, що направляє фермент в активні реплікативні комплекси в клітинах, що діляться.

Ферментативна активність Dnmt 1 різко зростає із початком синтезу ДНК. Можливо, що промотор гена цього ферменту активується продуктом гена H-ras, що бере участь у перенесенні сигналу мітогену.

Показано, що залишки цитозину в основному метилюються у складі динуклетидів CpG, або CpG-острівців (див. розділи 1 та 25). Всього в геномі еукаріотів метилюється близько 70% CpG-острівців і 6-7% залишків цитозину. Таке підтримуюче метилювання відображено на рис. 32: в результаті реплікації метильовані динуклеотиди CpG присутні в материнській нитці ДНК. ДНК-метилтрансфераза розпізнає в ній метильовані CpG і відтворює той же рисунок метилювання в дочірній нитці. Слід зазначити, що М-тази мають лише обмежену здатність метилювати послідовності ДНК de novo у повністю неметильованих ділянках і метилювати олігонуклеотиди, що містять помилково спарені основи (див. розділ 10).

В даний час клоновані гени, продукти яких виявляють високу здатністьметилювання ДНК de novo і, можливо, відповідальні за цей процес.

Метилювання залишків цитозину впливає на структурні характеристики ДНК, що проявляється у полегшенні переходу її метильованих ділянок з-форми в Z-форму, збільшенні кроку спіралі ДНК і зміні кінетики утворення хрестоподібних структур. При цьому метильна група 5-mC виступає на поверхні великої борозенки ДНК, що знаходиться в формі, що збільшує її гідрофобність і в ряді випадків стає вирішальним фактором взаємодії ферментів з відповідними ділянками молекули ДНК. Крім того, показано метилювання інших послідовностей ДНК, наприклад CpNpG, а також опи-

Рис. 32.Підтримуюче метилювання в геномі (Herman et al., 1999; http//www.kletca.ru/stem-cells/glossary/)

сан механізм метилювання аденіну та гуаніну - це метилювання за допомогою сульфонієвого катіону S-аденізілметіоніну або SАМ. Зокрема, механізм метилювання гуаніну в положенні 7 (N 7 -метилгуанінова група), а також в положенні 2 (група другого і іноді третього нуклеотиду) відіграє важливу роль в кепуванні мРНК за допомогою РНК-полімерази II або модифікації мРНК з 5"- У цьому місці в складі першого нуклеотиду є трифосфатна група, і її кінцевий фосфат видаляється з заміною на залишок GMP, завдяки чому кепірована мРНК добудовується до функціонально активної мРНК. , ФГ та адреналіну (належить до катехоламінів).

Деградація ДНК

Деградація ДНК - це універсальна більшість клітин заміна під час реплікації старих молекул на нові. Процес деградації ДНК вважається незворотною термінальною стадією апоптозу, яка контролюється білками сімейства В з 1-2 (див. розділ 11).

Деградація мРНК

Виділено 2 механізми деградації мРНК (процеси NMD та SMD), що належать до відновлювальних механізмів клітини (див. розділ 10).

На рис. 33 наведено схему механізму - NMD у ссавців: процес NMD відбувається під час трансляції, і з його допомогою руйнується мРНК, що містить передчасні стоп-кодони(ПСК), що перериває трансляцію на відстані 50-55 нуклеотидів вперед по ходу зчитування екзон-екзонної послідовності, що виникла в результаті сплайсингу.

Попередник мРНК (премРНК) в ядрі пов'язаний з гетеродимером СВР80 - СВР20 головного ядерного кеп-зв'язуючого білка (CBP).

Після формування З"-кінця пре-мРНК з'єднується з ядерним полі (А)-зв'язуючим Upf3a-білком або РАВР?-білком (PABP). Потім пре-мРНК піддається сплайсингу і перетворюється на мРНК,

Рис. 33.Схема NMD у ссавців (Maquat L., 2005)

яка зв'язується з комплексом, що включає СВР80-СВР20, РАВРN1 та цитоплазматичний білок PABPC, і після цього приєднується до білків екзон-екзонного комплексу або EJC, що знаходиться на відстані 20-24 нуклеотиду вперед. Компонентами EJC є ряд білків, включаючи:

Білки сплайсингу пре-мРНК (Pnn/DRS, RNPS1, SRm160, UAP56);

Білки, що беруть участь у експорті мРНК (REF/Aly, Y14, Magoh);

Білки, функції яких повністю не з'ясовані (PYM, eIF4AIII та Barents/MLN512).

До комплексу EJC також можуть приєднуватися додаткові білки:

Фактори NMD (Upf3 або Upf3a, Upf3X або Upf3b, Upf2);

Білок Upf1 (приєднується, мабуть, транзиторно).

Як вважають, білки Upf3/Upf3X, що мають переважно ядерну локалізацію, здатні переміщатися в цитоплазму та взаємодіяти з білком Upf2, який сконцентрований уздовж цитоплазматичного краю ядерної оболонки. При їх переміщенні утворюється ініціювальний комплекс первинної трансляціїчи мРНП. Цей комплекс проходить первинний цикл трансляції або асоціації з ядром, або з цитоплазмою, оскільки мРНК служить асоційованим із нею субстратом для NMD.

Процес NMD відбувається після розпізнавання ПСК під час першого циклу трансляції. Якщо трансляція переривається в ПСК, який знаходиться на відстані більш ніж 50-55 нуклеотидів вище від екзон-екзонної сполуки, Upf1 ініціює процес NMD шляхом взаємодії з білком Upf2, асоційованим з EJC.

Безпосередня деградація нонсенс-транскриптів у клітинах ссавців відбувається як у напрямку 5" - 3", так і 3" - 5", включаючи відповідно декепіювання та дію 5" - 3" екзонуклеотичних факторів або деаденілювання та дію 3" - 5" екзосомальних факторів .

Участь EJC-комплексів у процесі NMD підтверджується даними про те, що мРНК, що містять ПСК, і мРНК, що походять з генів, які не містять інтрони, не піддаються NMD. Метою для NMD служать лише новостворені мРНК, тоді як стабільні мРНК не піддаються деградації.

Для NMD показано руйнування ряду нонсенс-транскриптів, включаючи:

МРНК, що відноситься до продуктів альтернативного сплайсингу;

МРНК, необхідну для селенопротеїнів;

МРНК із відкритою рамкою зчитування;

чи NMD у комплексі з рибосомами, що транслюють білки, або цитоплазматичними позарибосомними ділянками деградації мРНК.

Ефективність NMD, зазвичай, залежить від локалізації ПСК і збільшення кількості EJC-комплексів. Однак ефективність NMD може бути підвищена за рахунок інших механізмів, наприклад, за рахунок моделювання (заміни) різних послідовностей генів.

Нині продовжує вивчатися роль NMD за іншими клітинних процесах. Наприклад, один з його факторів - SMG1 - бере участь у розпізнаванні та/або репарації пошкоджень ДНК, інший фактор - Upfl - бере участь у нонсенс-опосередкованому альтернативному сплайсингу, а також у новому новому шляху деградації мРНК - так званої опосередкованої деградації мРНК або SMD . У разі SMD-механізму деградації РНКзв'язуючий білок безпосередньо взаємодіє з білком Upfl, викликаючи деградацію мРНК досить віддаленій відстані від ПСК, що включає нормальний стоп-кодон.

Разом про те, для SMD-механізму остаточно не визначено функціональне призначення зазначених чинників.

Метаболізм амінокислот та його порушення

Амінокислоти утворюються з кетокислот та аміаку (аміногрупи). Вони використовуються для синтезу різних білків, у тому числі компонентів клітинних мембран, нейромедіаторів (наприклад, 5-гідрокситриптаміну та гамма-амінобутирату або GАВА), гормонів (наприклад, тироксину), гему та інших речовин. Джерелами амінокислот служать харчові продукти та продукти клітинного метаболізму.

Основні амінокислоти поділяються на:

Незамінні (надходять виключно ззовні), їх 10;

Замінні (надходять ззовні та синтезуються в організмі), їх також 10.

Тільки одна амінокислота - аргінін - необхідна організму протягом обмеженого періоду розвитку (виключно під час його зростання), тоді як решта 19 амінокислот потрібна завжди.

Абсолютно необхідними вважаються лізин, фенілаланін та триптофан. Цистеїн можна отримати з фенілаланіну, а тирозин – з метіоніну. Основні амінокислоти або кетогенні (утворюють ацетил-СоА, який перетворюється на кетонові тіла), або глікогенні (збільшують рівень глюкози в крові, а у діабетиків у сечі). Разом з тим, лейцин і лізин відносяться і до тих, і до інших (кетогенних і глікогенних).

На рис. 34 наведена загальна схемаметаболізму амінокислот. Як показано на схемі, надлишок амінокислот формується за рахунок амінокислотних залишків, які не використані в біосинтезі білків або на інші потреби клітини.

Надлишок амінокислот, що сформувався, у вигляді метаболічного фонду використовується (при їх розщепленні) для виробництва енергії та створення енергетичних запасів (жирів і глікогену), а амінний азот виводиться з сечею у вигляді сечовини.

У разі потреби резервами для виробництва амінокислот можуть стати функціональні м'язові білки (їх в організмі найбільше). У людини виявлено цілу низку спадкових хвороб, пов'язаних з порушеннями метаболізму амінокислот (див. розділ 21). Для хворих з такими порушеннями характерний або дефіцит, або надлишок будь-якої певної амінокислоти, що веде до пло-

Рис. 34.Загальна схема метаболізму амінокислот (Елліот В., Елліот Д., 2002)

хому перетравлення та всмоктування їжі, виснаження організму, затримки психомоторного та фізичного розвитку, набряків тканин, неврологічної та іншої симптоматики, що базується на синтезі неповноцінних білків.

Найбільш характерним прикладомцих захворювань служить аутосомно-рецесивна фенілкетонурія (ФКУ), що розвивається в результаті дефіциту ферменту фенілаланін-4-гідроксилази

ФКУ має ряд генокопій (найчастіше злоякісних), що розвиваються внаслідок дефіциту 6-пірувоілтетрагідроптерин-синтази (11q22.3-q23.3), цитозольної дигідроптеридинредуктази (4р15.31), цитозольної гуанозин-цикло ВН 4 гідролаз ароматичних амінокислот: фенілаланіну, тирозину та триптофану (ген також не картований).

Сюди відноситься генокопія ФКУ внаслідок дефіциту дегідрофолатредуктази.

Перш ніж розглянути механізми патогенезу генокопій фенілкетонурії, зазначимо, що в нормально функціонуючому організмі фенілаланін не піддається дезамінуванню, а перетворюється на тирозин (під дією фенілаланін-4-гідроксилази).

При ФКУ синтез тирозину утруднений або повністю заблокований, і фенілаланін «вимушено» піддається дезамінуванню у фенілпіруват (кетокислота), що виводиться із сечею.

У зв'язку з цими особливостями обміну фенілаланіну в організмі та наявністю генокопій ФКУ було проведено аналіз складу вільних амінокислот та результатів метаболізму фенілаланіну в плазмі крові невагітних та вагітних жінок – носіїв гена ФКУ (Васильєва О.В., 1999). Склад вільних амінокислот у сироватці крові у невагітних (перша група)характеризувався співвідношенням замінних та незамінних амінокислот 38 і 62% відповідно, а також ставленням гідрофобних та нейтральних до інших амінокислот, що становить 71 до 29%. Відзначалися найбільші концентрації аланіну, треоніну, лізину та аргініну; найменші - аспарагінової та глутамінової кислот.

При аналізі кореляційних зв'язків між кількісними характеристиками амінокислотного спектра були виділені три ступеня сполученості кількісних показників взаємно коре-

льованих систем: високі, середні та низькі рівні об'єднання амінокислот.

Відповідно, високі рівні- це лізин, фенілаланін та тирозин; середні рівні – це гістидин, цистеїн та валін; низькі рівні - це лейцин, ізолейцин, метіонін, аланін та аспарагінова кислота. Крім цих трьох рівнів, були виділені рівні кореляційних зв'язків, характерні для аргініну та глутамінової кислоти, а також серину та треоніну. Отримані дані пояснили автором структурно-функціональними особливостями амінокислот:

Фенілаланін є попередником тирозину;

Фенілаланін, тирозин та лізин беруть участь у синтезі ацетил-СоА без проміжного утворення пірувату;

Аргінін, гістидин та валін можуть брати участь у синтезі глутамінової кислоти;

Лейцин, ізолейцин і метіонін відносяться до гідрофобних амінокислот;

Аланін утворюється при переамінуванні пірувату, який може стати основою для синтезу гліцину; Донором аміногрупи служить аспартат.

Фізіологічна вагітність призводила до змін фонду вільних амінокислот за рахунок зниження вмісту у першому триместрі-гліцину, валіну, лейцину; у другому триместрегістидину, фенілаланіну та цистеїну. Якщо за даними масового (пілотного) скринінгу вагітних рівень фенілаланіну у плазмі крові відповідав 1,2 мг%, то це оцінювалося як критерій відбору жінок до групи «потенційних гетерозигот» за геном ФКУ.

Якщо експресія прихованого в материнському організмі гена ФКУ призводила у першому триместрі вагітності до зростання рівня фенілаланіну в плазмі крові вище 10 мг%, це оцінювалося як причина порушень розвитку плода.

Облігатне гетерозиготне носійство гена ФКУ у матерів, які народили дітей із ФКУ (друга група),у порівнянні з жінками без гена ФКУ (третя група)виявлялося порушеннями метаболічного фонду амінокислот у вигляді високої концентрації глутамінової та аспарагінової кислот, треоніну та гліцину.

Відзначаючи велике теоретичне та практичне значення роботи О.В. Васильєвої, можна зробити висновок, що наявні сьогодні уявлення про спектр та механізми прояву різних генокопій

ФКУ (а можливо, і генокопії при інших спадкових хворобах обміну – НБО амінокислот) мають бути значно розширені. Це може бути зроблено не тільки за рахунок аналізу фонду всіх амінокислот, об'єднаних в окремі групи залежно від ступеня сполученості з їх структурно-функціональними характеристиками, а й на основі аналізу ролі білків-ферментів, що беруть участь у метаболізмі цих амінокислот. На користь такого висновку свідчить приклад аутосомно-рецесивного лейцинозу або хвороби сечі «кленового сиропу», при якій виділено три генокопії, обумовлені дефіцитом ферменту: дегідрогенази альфа-кетокислот з різними бічними ланцюгами, тип I A (19q13.1-13.2). (6p21-p22) та тип II (1p31). Лейциноз розвивається внаслідок порушення окисного декарбоксилювання альфа-кетокислот, що супроводжують утворення аліфатичних амінокислот: лейцину, ізолейцину та валіну.

Завершуючи розгляд даних про значення метаболізму окремих амінокислот, важливо зазначити, що поряд з дефіцитом може спостерігатися їх надлишок, і тоді у хворих діагностуються, наприклад, такі захворювання, як:

алкаптонурія(3q2) - результат порушеного розщеплення тирозину через надлишок гомогентизинової кислоти, що є продуктом дифенолом; у цьому випадку дифенол з'єднується з киснем повітря та утворює пігмент, завдяки якому сеча забарвлюється у темний колір;

цистатіонурія(16q) – це надлишок цистатіону (див. нижче).

Синтез амінокислот

Попередниками основних амінокислот є 5 хімічних сполук: альфа-кетоглутарат, 3-фосфогліцерат, оксалоацетат (R= СН 2 СОО), фосфоенол-піруват, піруват (R=СН 3) та два моносахариди пентозофосфатного шляху. Розглянемо механізми їх перетворення на амінокислоти.

Амінокислоти як продукти метилювання

Амінокислоти можуть бути продуктами метилювання або перенесення метильної групи від донора-метіоніну на різні сполуки (див. вище). Коли метіонін реагує з АТР, його NH 3 + -група активується з утворенням сульфониевого катіону, або S-аденизилметионина (SАМ). Перенесення метильної групи каталізується трансметилазами.

У ході цієї реакції три фосфатні групи АТР перетворюються на пірофосфат (РР) та неорганічний фосфор (Р), потім РР розщеплюється до двох молекул Р.

Спочатку SАМ перетворюється на S-аденозилгомоцистеїн, який перетворюється на гомоцистеїн-метіонін (у нього замість групи S-CH 3 є SH-група, або тіольна група). Далі тіольна група з гомоцистеїну переноситься на серин із утворенням цистеїну. Проміжною сполукою у цій реакції є цистатіон, надлишок якого виводиться із сечею.

Продуктами метилювання SАМ також є: креатин, фосфоліпід – ФХ та катехоламін – адреналін.

Амінокислоти як продукти трансамінування

Амінокислоти можуть бути продуктами трансамінування або дезамінування. Наприклад, глутамінова кислота синтезується за допомогою глутаматдегідрогенази, кофакторами якої є NAD+ та NADР+. Ця реакція оборотна.

Донорами глутамінової кислоти є аспарагінова кислота і аланін, що утворюються при трансамінуванні оксалоацетату і пірувату. Глутамінова кислота дезамінується шляхом відщеплення двох атомів водню в присутності глутаматдегідрогенази, яка використовує як окислювач NAD+або NADP+. Цей фермент алостерично інгібується ATP та GTP (вони вказують на великі запаси енергії), але активується ADP та GDP (вони вказують на нестачу енергії).

Після дезамінування глутамінової кислоти утворюється альфакетоглутарат, який бере участь у циклі Кребса(цикл лимонної кислоти), що уможливлює окислення глутамінової кислоти

до Н 2 Про та СО 2 .

Оскільки альфа-кетоглутарат перетворюється на оксалоацетат, може брати участь у синтезі глюкози, тобто. глутамінова кислота – це глікогенна амінокислота.

Для інших амінокислот (крім глутамінової) немає відповідних дегідрогеназ. Тому їхнє дезамінування йде не в одну, а в дві стадії: перша стадія - переамінування, друга стадія - дезамінування. Загалом цей загальний для всіх амінокислот метаболічний шлях називається трансамінуваннямабо дезамінування.

Трансамінування каталізується амінотрансферазами (трансаміназами), які специфічні для різних амінокислот.

В активних центрах трансаміназ знаходиться кофермент піридоксаль-5-фосфат (ПФ), що виступає в ролі електрофільного інтермедіатора, який спочатку приймає аміногрупу

(служить її акцептором), потім (як донор) передає її кетокислоте.

Робочою групою ПФ є альдегідна група (СНТ).

ПФ включає три похідні вітаміну В 6: піридоксаль, піридоксин і піридоксамін.

Механізм трансамінування можна продемонструвати на прикладі аланіну, що є транспортною формою амінного азоту в крові.

В аланіні зосереджено близько 30% амінного азоту, що надходить у печінку після розщеплення м'язових білків і утворюється з пірувату при трансамінуванні інших амінокислот.

При взаємодії аланіну та альфа-кетоглутарату виникає піруват, який вступає в реакцію з глутаматом, - це перша стадія. У другій стадіїглутамат приєднує NAD+ та воду, утворюючи кетоглутарат, який взаємодіє з NaРН+ та NH 4 . У печінці аланін дезамінується. Аміак, що утворюється при цьому, йде на синтез сечовини, а піруват - на синтез глюкози, яка повертається з кров'ю в м'язи, замикаючи глюкозо-аланіновий цикл переносу аміаку. Цей цикл набуває особливого значення при голодуванні, коли в ході глюконеогенезу у печінці використовуються амінокислоти, що утворюються при розщепленні м'язових білків.

Синтез серину та гліцину

Серин синтезується в три стадії з глікозилу-3-фосфатгліцерину, який спочатку окислюється в кетокислоту (трифосфатгідроксипіруват); вона трансамінується глутаміновою кислотою і перетворюється на 3-фосфат-серин, що гідролізується до серину та неорганічного фосфору.

Гліцин синтезується шляхом видалення серину гідроксиметильної групи (див. вище). Реакція триваєза участю тетрагідрофолієвої кислоти, що є переносником моновуглецевих груп.

Такі перенесення важливий для синтезу нуклеотидів.

Синтез інших амінокислот

Глутамін (так само як аланін) є транспортною формою аміаку в крові, який утворюється при дезамінуванні амінокислот.

Аміак токсичний і тому в печінку надходить не у вільному вигляді, а у поєднанні з глутаміновою кислотою, утворюючи за участю ферменту глутамінсинтетази амід глутамінової кислоти, або

глутамін. Як проміжний продукт утворюється гаммаглутамілфосфат (ангідрит глутамінової та фосфорної кислот) - це макроергічна сполука, здатна взаємодіяти з іонами амонію за участю синтетази (див. розділ 8).

Джерелом глутаміну служить альфа-кетоглутарат із циклу Кребса, що піддається трансамінування іншими амінокислотами.

Глутамін переноситься кров'ю в печінку, де гідролізується глутаміназою, а аміак, що вивільняється при цьому, використовується для синтезу сечовини.

Фенілаланін - це ароматична амінокислота, надлишок якої в нормально функціонуючому організмі перетворюється на тирозин за участю фенілаланін-4-гідроксилази, що постачає 2 атоми водню від коферменту - тетрагідробіоптерину (див. вище).

Лейцин, ізолейцин та валін – це аліфатичні амінокислоти, проміжні продукти яких накопичуються у вигляді кетокислот при лейцинозі (див. вище).

Метаболізм інших сполук із амінокислот

Крім білків, з амінокислот утворюються: аміни (внаслідок декарбоксилювання); катехоламіни або гормони, подібні за структурою з катехолом (наприклад, 1,2-дегідроксибензол), включаючи дофамін, адреналін та норадреналін; нейромедіатори (GABA та 5-окситриптамін), а також гормон - тироксин.

Аміногрупи після їх видалення з амінокислот виводяться із сечею у вигляді сечовини - це інертна водорозчинна нетоксична сполука.

Сечовина утворюється у печінці при відщепленні гуанідинової групи від аргініну. При цьому принагідно утворюється амінокислота - орнітин, що не входить до складу основних білків організму.

Для перетворення орнітину назад в аргінін використовуються атом вуглецю, одержуваного з вуглекислого газу, і амінні азот, що виділяється в ході метаболізму будь-якої з основних амінокислот.

Освіта аргініну з орнітину йде кілька стадій. Як проміжний продукт утворюється амінокислота - цитрулін, що також не входить до складу основних білків організму; вона стимулює синтез сечовини у печінці (як орнінтин та аргінін).

Деградація білків

Деградація білків - заміна старих білкових молекул на нові молекули. Вона відбувається у всіх клітинах та тканинах організму в ході метаболізму. Білки мають різну тривалість життя. До білків-довгожителів відносяться структурні білкита гемоглобін. Декілька днів живуть білки печінки.

Багато білків мають тривалість життя не більше 20 годин, а частина з них живе не більше десяти або навіть двох хвилин.

У зв'язку з різною тривалістю життя білків їхня деградація характеризується високою селективністю.

У результаті синтезу амінокислот і подальшого виробництва їх структурних і регуляторних білків їх абсолютна структурна (і функціональна) точність який завжди дотримується. Тому в клітинах неминуче утворюються помилкові амінокислоти, що тягне у себе неправильний фолдинг білків (див. розділ 3), і такі білки знищуються клітиною, тобто. піддаються процесу деструкції. Для селективної деструкції важливий білок – убіквітін. Це невеликий білок, що бере участь у АТР-залежної реакції, при якій його кінцева карбоксильна група зв'язується з аміногрупою бічного ланцюга білка-мішені (залишками лізину), який повинен зазнати деструкції, тобто. він хіба що «мітиться» нею.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

МОСКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені М.Е. Баумана

Факультет Біомедична техніка

Кафедра Медико-технічні інформаційні технології

Метаболізм амінокислот та його роль у життєдіяльності організму

(з біохімії)

Євдокимова М.П. Група: БМТ2-32

Керівник: Єршов Ю.А.

Москва 2012

Поняття амінокислоти

Метаболізм амінокислот

Основні шляхи обміну амінокислот

Дезамінування

Трансдезамінування

Декарбоксилювання

Порушення обміну амінокислот

Висновок

органічна сполука метаболізм амінокислота тирозин

Мета: Описати шляхи обміну амінокислот та визначити значущість метаболічного процесу.

Поняття Амінокислоти

Амінокислоти - найважливіші, а деякі з них життєво важливі органічні сполуки, в молекулі яких одночасно містяться карбоксильні та амінні групи.

У живих організмах амінокислоти виконують багато функцій. Вони є структурними елементами пептидів і білків, а також інших природних сполук. Для побудови всіх білків, будь то білки з найдавніших ліній бактерій або з вищих організмів, використовується той самий набір з 20 різних амінокислот, ковалентно пов'язаних другз другом у певній, характерній лише даного білка послідовності. Воістину чудова властивість клітин - це їх здатність поєднувати 20 амінокислот у різних комбінаціях і послідовностях, в результаті чого утворюються пептиди та білки, що мають зовсім різні властивості та біологічну активність. З тих самих будівельних блоків різні організми здатні виробляти такі різноманітні продукти, як ферменти, гормони, білок кришталика очі, пір'я, павутина, білки молока, антибіотики, отруйні речовини грибів і ще сполуки, наділені специфічної активністю. Також деякі з амінокислот є нейромедіаторами або попередниками нейромедіаторів, медіаторів або гормонів.

Метаболізм амінокислот

Найважливішу і незамінну роль життя організмів грає обмін амінокислот. Непротеїногенні амінокислоти утворюються в якості проміжних продуктів при біосинтезі і деградації протеїногенних амінокислот або в циклі сечовини. Крім того, для тварин і людини амінокислоти - будівельні блоки білкових молекул - є головними джерелами органічного азоту, який використовується, в першу чергу, для синтезу специфічних організму білків та пептидів, а з них - азотовмісних речовин небілкової природи (пуринові та піримідинові основи, порфірини). , гормони та ін).

При необхідності амінокислоти можуть бути джерелом енергії для організму, головним чином, за рахунок окислення їх вуглецевого скелета.

Основні напрямки метаболізму амінокислот.

Постійність, що здається хімічного складуживого організму підтримується з допомогою рівноваги між процесами синтезу і руйнації складових його компонентів, тобто. рівноваги між катаболізмом та анаболізмом. У зростаючому організмі така рівновага зміщена у бік синтезу білків, тобто. анаболічна функція переважає катаболічну. В організмі дорослої людини внаслідок біосинтезу щодобово оновлюється до 400 г білка. Причому різні білки оновлюються з різною швидкістю - від кількох хвилин до 10 і більше діб, а такий білок, як колаген, практично не оновлюється за весь час життя організму. Загалом період напіврозпаду всіх білків в організмі людини становить близько 80 діб. З них незворотно розпадається приблизно четверта частина протеїногенних амінокислот (близько 100 г), яка повинна відновлюватися за рахунок білків їжі, решта амінокислот частково синтезується організмом. При недостатньому надходженні білків з їжею організм використовує білки одних тканин (печінки, м'язів, плазми та ін.) для спрямованого синтезу білків інших життєво важливих органів та тканин: серцевого м'яза і т.д. Біосинтез білків здійснюється лише за наявності як вихідні мономери всіх 20 природних амінокислот, причому кожної в потрібній кількості. Тривала відсутність та недостатнє надходження навіть однієї з 20 амінокислот призводить до незворотних змін в організмі.

Білки та амінокислоти - це найголовніші азотовмісні сполуки тварин організмів - на їхню частку припадає понад 95% біогенного азоту. З обміном білків та амінокислот нерозривно пов'язане поняття азотистого балансу (АБ), під яким розуміють різницю між кількістю азоту, введеного в організм з їжею (Nввед) та кількістю азоту, виведеного з організму (Nвивід) у вигляді кінцевих продуктів азотистого обміну, переважно сечовини:

АБ = N введ - N вивід, [г · добу -1]

При позитивному азотистому балансі біосинтез білків переважає процеси їх розпаду, тобто. з організму виводиться менше азоту, ніж надходить. Позитивний азотистий баланс спостерігається в період зростання організму, а також при одужанні після виснажливих захворювань. При негативному азотистому балансі розпад білків переважає їх синтезом, і азоту з організму виводиться більше, ніж надходить. Такий стан можливий при старінні організму, голодуванні та різних виснажливих захворюваннях. У нормі практично здорової дорослої людини спостерігається азотна рівновага, тобто. кількість азоту, введеного в організм, дорівнює кількості виділеного. Норми білка в харчуванні при досягненні азотистої рівноваги становлять у середньому 100-120 г · добу -1.

Всмоктування вільних амінокислот, що утворилися в результаті гідролізу білків, відбувається в основному в тонкому розділі кишечника. Цей процес є активним транспортом молекул амінокислот, що вимагає енергії і залежить від концентрації іонів Na+. Виявлено понад п'ять специфічних транспортних систем, кожна з яких переносить найближчі за хімічною будовою амінокислоти. Різні амінокислоти можуть конкурувати один з одним за ділянки зв'язування на вбудованих у мембрану транспортних білках (див. розділ 15 цього Розділу). Таким чином, амінокислоти, що всмокталися, в кишечнику потрапляють через портальну систему в печінку, а потім надходять в кров.

Подальший катаболізм амінокислот до кінцевих продуктів являє собою сукупність реакцій дезамінування, трансамінування та декарбоксилювання. У цьому кожної індивідуальної амінокислоті відповідає свій специфічний метаболічний шлях.

Дезамінування амінокислот

Дезамінування – це відщеплення аміногруп від амінокислот з утворенням аміаку. Саме з реакцій дезамінування найчастіше починається катаболізм амінокислот. У живих організмах можливі чотири типи дезамінування амінокислот.

Загальним продуктом всіх чотирьох типів дезамінування є аміак - досить токсична для клітин і тканин з'єднання, тому він зазнає знешкодження в організмі (див. далі). Внаслідок дезамінування за рахунок «втрачених» у формі аміаку аміногруп зменшується сумарна кількість амінокислот. Більшість живих організмів, зокрема й людини, характерне окисне дезамінування амінокислот, тоді як інші типи дезамінування зустрічаються лише в деяких мікроорганізмів.

Окисне дезамінування L-амінокислот здійснюється оксидазами, присутніми в печінці та нирках. Найпоширенішим коферментом оксидази L-амінокислот є ФМН, що виконує роль переносника водню з амінокислоти на кисень. Сумарна реакція окисного дезамінування виглядає так:

R-CH(NH 2)-COOH + ФМН + H 2 O >

> R-CO-COOH + ФМНН 2 + NH 3 + Н 2 Про 2

В ході реакції утворюється проміжне з'єднання - імінокислота, яка потім гідратується з утворенням кетокислоти. Крім кетокислоти та аміаку - як основних продуктів дезамінування, у цій реакції утворюється ще й пероксид водню, який потім розкладається на воду та кисень за участю каталази:

Н 2 О 2 > Н 2 О + ЅО 2

Окисне дезамінування, як самостійний процес, відіграє незначну роль у перетворенні аміногруп амінокислот; з великою швидкістю дезамінується лише глутамінова кислота. Дану реакцію каталізує фермент глутаматдегідрогеназу, коферментом якої виступає NAD або NADH. Активність глутаматдегідрогенази регулюється алостеричними модифікаторами, у ролі інгібіторів виступають ГТФ та АТФ, а в ролі активаторів – ГДФ та АДФ. Окисне дезамінування глутамінової кислоти можна представити наступною схемою:

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

> НООС-CH 2 -СН 2 -СО-СOOH + NH3 + (NADH + Н +)

Ця реакція оборотна, але в умовах живої клітини рівновагу реакції зміщено у бік утворення аміаку. Інші, не окислювальні типи дезамінування характерні для серина, цистеїну, треоніну та гістидину. Інші амінокислоти піддаються трансдезамінуванню.

Трансдезамінування. Трансдезамінування є основним шляхом катаболічного розпаду амінокислот. За назвою процесу неважко здогадатися, що він протікає у два етапи. Перший – трансамінування, а другий – власне окисне дезамінування амінокислоти. Трансамінування каталізується ферментами амінотрансферазами, званими також просто трансаміназ. Як кофермент амінотрансферази виступає піридоксальфосфат (вітамін В6). Суть трансамінування полягає у переносі аміногрупи з б-амінокислоти на б-кетокислоту. Таким чином, реакція трансамінування є міжмолекулярним окислювально-відновним процесом, в якому беруть участь атоми вуглецю як взаємодіючих амінокислот, а й пиридоксальфосфата.

Декарбоксилювання амінокислот

Декарбоксилювання амінокислот є процесом відщеплення карбоксильної групи від амінокислоти у формі СО2. Декарбоксилювання в умовах живого організму можуть піддаватися деякі амінокислоти та їх похідні. Декарбоксилювання каталізується спеціальними ферментами – декарбоксилазами, коферментом яких (за винятком гістидиндекарбоксилази) служить піридоксальфосфат. Продуктами декарбоксилювання є аміни, що мають біологічну активність - біогенні аміни. До цієї групи сполук належать більшість нейромедіаторів та регуляторних факторів місцевої дії (тканинні медіатори, що регулюють обмін речовин). Реакцію декарбоксилювання довільної амінокислоти можна подати у такому вигляді:

Декарбоксилаза

Утворення біологічно активних амінів

Табл. Попередники, хімічна будова, біологічна рольбіогенних амінів

Порушення обміну амінокислот

Обмін речовин в організмі – дуже важливий процес. Будь-яке відхилення від норми може спричинити погіршення стану здоров'я людини. Розрізняють спадкові та набуті порушення обміну амінокислот. Найбільша швидкість обміну амінокислот спостерігається у нервовій тканині. З цієї причини в психоневрологічній практиці різні спадкові аміноацидопатії вважаються однією з причин недоумства.

Порушення обміну тирозину.

Тирозин, крім долі у синтезі білків, є попередником гормонів надниркових залоз адреналіну, норадреналіну, медіатора дофаміну, гормонів щитовидної залози тироксини трийодтироніну, пігментів. Порушення обміну тирозину численні та називаються тирозинемією.

Тирозинемія І типу.

Етіологія. Хвороба виникає за недостатності фумарилацетоацетат-гідролази. При цьому накопичується фумарилацетоацетат та його метаболіти, що вражають печінку та нирки.

Клінічна картина.

Гостра форма становить більшість випадків захворювання з початком віком 2-7 міс. і смертю 90% хворих віком 1-2 роки через недостатність печінки.

При хронічній формі хвороба розвивається пізніше, повільніше прогресує. Тривалість життя близько десяти років. Основи лікування . Лікування малоефективне. Використовується дієта зі зниженням кількості білка, фенілаланіну та тирозину, ін'єкції глутатіону. Необхідна трансплантація печінки.

Тирозинемія 2 типи. Набагато рідкісне захворювання.

Етіологія. Хвороба виникає при недостатності тирозин-амінотрансферази.

Клінічна картина. Затримка розумового та фізичного розвитку, мікроцефалія, катаракти та кератоз рогівки (псевдогерпетичний кератит), гіперкератоз шкіри, членошкідництво, порушення тонкої координації рухів.

Основи лікування . Ефективна дієта з низьким вмістом тирозину, при цьому ураження шкіри та рогівки швидко зникають.

Тирозинемія новонароджених.

Етіологія. Тирозинемія новонароджених (тип 3) - результат недостатності гідроксифенілпіруват-гідроксилази. Найчастіше спостерігається у недоношених дітей.

Клінічна картина. Знижена активність та летаргія. Аномалія вважається нешкідливою. Дефіцит аскорбінової кислоти посилює клінічну картину.

Основи лікування. Дієта зі зниженням кількості білка, фенілаланіну, тирозину та високі дози аскорбінової кислоти.

Алкаптонурія.

Етіологія. Генетична аутосомно-рецесивна ензімопатія. В основі захворювання лежить зниження активності печінкового ферменту гомогентизат-оксидази, внаслідок чого в організмі накопичується гомогентизинова кислота.

Клінічна картина. Так гомогентизат на повітрі полімеризується в меланіноподібне з'єднання, то найчастішим і постійним симптомом є темна сеча, на пелюшці і білизні залишаються темно-коричневі плями. Інакше у дитячому віці хвороба не проявляється.

З віком гомогентизиновая к-та накопичується в сполучнотканинних утвореннях, склерах і шкірі, викликає шиферно-глибокий відтінок вушного і носового хрящів, фарбування ділянок одягу, ділянками тіла, що потіють (пахви).

Одночасно гомогентизинова кислота інгібує лізилгідроксилазу, перешкоджаючи синтезу колагену, що робить крихкими хрящові утворення. До літнього віку настає дегенеративний артроз хребта та великих суглобів, міжхребцеві простори звужені.

Основи лікування. Хоча ефективні способиневідомі, за аналогією з іншими амінокислотними порушеннями рекомендується з раннього вікуобмежити споживання фенілаланіну та тирозину, що має перешкоджати розвитку охронозу та суглобових порушень. Призначають великі дози аскорбінової кислоти для захисту активності лізилоксидази.

Альбінізм

Етіологія. Захворювання обумовлено повним або частковим дефектом синтезу ферменту тирозинази (частота 1:20000), необхідної для синтезу діоксифенілаланіну у пігментних клітинах.

Клінічна картина. При повній відсутності ферменту-тотальна делігментація шкіри, волосся, очей, причому забарвлення однакова для всіх расових груп і не змінюється з віком. Шкіра не загоряє, відсутні невуси, пігментні плями, розвиваються фотодерматити. Сильно виражені ністагм, світлобоязнь, денна сліпота, червоний рефлекс зіниці. При частковій недостатності відзначається світло-жовте волосся, слабопігментовані родимки, дуже світла шкіра.

Паркінсонізм .

Етіологія. Причиною паркінсонізму (частота після 60 років 1:200) є низька активність тирозин-гідроксилази або ДОФА-декабоксилази в нервовій тканині, при цьому розвивається дефіцит нейромедіатора дофаміну та накопичення тираміну.

Клінічна картина. Найбільш поширеними симптомами є ригідність м'язів, скутість рухів, тремор та мимовільні рухи.

Основи лікування. Потрібне систематичне введення лікарських аналогів дофаміну та застосування інгібіторів моноаміноксидази.

Фумарат Ацетоацетат

Фенілкетонурія

Етіологія. Дефіцит фенілаланінгідроксилази.Фенілаланін перетворюється на фенілпіруват.

Клінічна картина.

§ Порушення мієлінування нервів

§ Маса мозку нижче за норму.

§ Розумове та фізичне відставання.

Діагностичні критерії:

§ рівень фенілаланіну в крові.

§ FeCl3 тест.

§ проби ДНК (пренатально).

Висновок

Обмін білків та амінокислот відіграє найважливішу та незамінну роль у житті організмів. Це відточений до дрібниць механізм. Вивчення обміну білків дозволяє детально зрозуміти глибокий зміст, закладений у найважливішому біологічному постулаті, що свідчить, що «організми робляться білками». У цьому постулаті міститься та надзвичайна біологічна значимість, яка властива виключно білковим сполукам.

Основна література

1. Єршов ЮА, Зайцева НІ. Основи біохімія для інженерів. МДТУ 2010

2. Єршов ЮА.. співавт. Загальна хімія. М. 2011.

3. Ленінджер А. Основи біохімії. М. Світ. 1985. 1055 с.

4.Миколаїв А. Я., Біологічна хімія, М. «Медичне інформаційне агентство», 2004

5. Флорентьєв Ст Л., Біохімія. – М., 2004. – 464 с.

6. Березов Т.Т., Коровкін Б.Ф., Біологічна хімія. М, Медицина, 1998

7. Єршов Ю.А. та ін. Загальна хімія. 8-те вид. М. ВШ. 2009. 560 с.

8. Єршов Ю.А. та ін. Кінетика та термодинаміка біохімічних та фізіологічних процесів. М. Медицина. 1990. 208 с.

9. Кольман Я., Рем К.-Г. Наочна біохімія. М., Світ, 2004. 269 с.

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Процес обміну білків, амінокислот та окремих амінокислот. Біогенні аміни, їх роль та значення. Окислення біогенних амінів (моноаміноксидази). Роль гістаміну у розвитку запалення та алергічних реакцій. Антигістамінні препарати, їх завдання та функції.

презентація , доданий 13.04.2015


Вивчення гормонів - похідних амінокислот, особливостей їх синтезу та механізму дії клітини. Фізіологічна роль катехоламінів та його функції - мобілізації захисних сил організму за умов стресового впливу. Аналіз впливу на секрецію.

контрольна робота , доданий 27.02.2010


Роль мінеральних речовин у забезпеченні нормального перебігу життєдіяльності організму людини. Препарати, що містять макро- та мікроелементи. Препарати амінокислот, лікарські препарати для парентерального харчування за неможливості звичайного.

реферат, доданий 19.08.2013


Роль амінокислот для організму людини та спадкові порушення їх обміну. Фенілкетонурія та форми захворювання. Частота гомоцистинурії та комплекс її ознак. Гістидинемія: клінічні прояви та форми. Біохімічна діагностика лейкодистрофії.

реферат, доданий 11.05.2009


Особливе місце білкового обміну у різноманітних перетвореннях речовин переважають у всіх живих організмах. Порушення біосинтезу та розпаду білків в органах та тканинах. Спадкові дефекти біосинтезу білків. Порушення виділення та кінцевих етапів метаболізму амінокислот.

реферат, доданий 22.01.2010


Опис фенілкетонурії - спадкового захворювання обміну однієї з важливих амінокислот (фенілаланіну), у зв'язку з нестачею або повною відсутністю необхідного для обміну ферменту. Етіологія та патогенез хвороби, неврологічна симптоматика, лікування.

презентація , доданий 15.05.2015


Роль печінки та нирок в обміні білків. Норми білків у харчуванні. Участь амінокислот у процесах біосинтезу та катаболізму. Тканинний обмін нуклеотидів. Синтез та катаболізм ДНК та РНК. Регулювання процесів азотистого обміну. Патологія азотистого обміну.

курсова робота , доданий 06.12.2008


Ознайомлення з поняттям, сутністю та процесами метаболізму. Розгляд особливостей створення молекул амінокислот, вуглеводів, ліпідів та нуклеїнових кислот. Освіта всіх клітин та тканин, виділення енергії у процесі обміну речовин в організмі.

презентація , доданий 02.06.2015


Класифікація та клінічні прояви порушень обміну речовин. Спадкові порушення обміну речовин. Поширеність спадкових захворювань обміну речовин із неонатальним дебютом. Клінічна характеристика уроджених дефектів метаболізму.

презентація , доданий 03.07.2015


Роль клітинних органел у енергетичних процесах, нервової клітини. Обмін вуглеводів та особливості енергетичного забезпечення мозку. Метаболізм ліпідів, білків та амінокислот. Роль води у забезпеченні функціонування. Церебральний енергетичний обмін.