Слайд 1Метаболизм аминокислот (простых белков)
Слайд 2Вопросы из билетов по теме
Понятие о биологической ценности белков. Роль
белков в питании. Заменимые и незаменимые аминокислоты.
Количественный анализ желудочного сока.
Трансаминирование
аминокислот. Ферменты и коферменты трансаминирования. Трансдезаминирование и трансреаминирование. Диагностическое значение определения аминотрансфераз в сыворотке крови
Дезаминирование аминокислот. Механизмы окислительного дезаминирования.
Пути обезвреживания аммиака в организме.
Пути обезвреживания аммиака в организме. Количественное определение мочевины и креатинина в моче. Клиническое значение.
Декарбоксилирование аминокислот. Образование биогенных аминов и их биологическая роль. Распад биогенных аминов.
Декарбоксилирование аминокислот. Биогенные амины. Моноаминоксидазы.
Особенности обмена фенилаланина и тирозина. Алкаптонурия, фенилпировиноградная олигофрения. Экспресс метод определения повышенного содержания фенилаланина в сыворотке крови.
Синтез креатина. Креатинфосфат. Количественное определение креатинина в моче.
Особенности обмена дикарбоновых аминокислот.
Реакции гидроксилирования и декарбоксилирования ароматических аминокислот.
Особенности обмена серосодержащих аминокислот.
Слайд 3Структура темы
Белки: переваривание (распад до аминокислот), биологическая ценность
Катаболизм азота аминокислот:
Удаление
аминогруппы из аминокислоты (трансаминирование, дезаминирование)
Включение удаленной аминогруппы в состав мочевины
(орнитиновый цикл)
Другой способ обезвреживания аммиака: синтез глутамина и аспарагина
Катаболизм углеродных скелетов аминокислот (кетокислот):
Включение продуктов катаболизма в ЦТК, гликолиз
Гликогенные, кетогенные, смешанные аминокислоты
Синтез аминокислот (в общем):
Метаболиты ЦТК и гликолиза как предшественники углеродного скелета
Роль трансаминирования в синтезе аминокислот
Метаболизм отдельных аминокислот
Серин и глицин, одноуглеродные фрагменты и фолиевая кислота
Фенилаланин, тирозин. Специфические производные (меланин, дофамин, норадреналин, адреналин, Т3/Т4 ). Фенилкетонурия, алкаптонурия
Серосодержащие аминокислоты. Метионин и реакции метилирования:
Креатин (синтез, функции), креатинин
Карнитин, фосфатидилхолин, адреналин
Дикарбоновые аминокислоты (аспартат, глутамат)
Специфические продукты:
Креатин (синтез, функции), креатинин
Биогенные амины: декарбоксилирование и гидроксилирование аминокислот. Распад биогенных аминов (МАО = моноаминооксидаза)
Оксид азота NO
Пурины, пиримидины, гем (в теме «Метаболизм сложных белков»)
Слайд 4Полезно выучить структуры:
Аланин/пируват (из гликолиза)
Аспартат / оксалоацетат (из ЦТК)
Глутамат /
α-кетоглутарат (из ЦТК)
Не можете выучить – распечатайте и держите перед
глазами, на тот случай, если встретите. Это поможет вам связать метаболизм глюкозы и аминокислот
Слайд 6Переваривание белков: ферменты
Общая характеристика:
ферменты, расщепляющие пептидные связи (= переваривание)
называются протеазы. Это гидролазы (класс 3 по классификации ферментов). Они
могут расщеплять пептидные связи либо в середине молекулы белка (эндопептидазы), либо с краев (с С- или N-конца, экзопептидазы)
Эти ферменты синтезируются в виде неактивных предшественников (проферментов), которые активируются только в просвете кишечника/желудка (иначе активация внутри клетки приведет к гибели клетки и органа)
имеют субстратную специфичность: расщепляют пептидные связи, которые стоят в цепи белка только возле определенных аминокислот
В желудке:
Пепсин (из пепсиногена). Активируется соляной кислотой и активным пепсином. Расщепляет по Фен, Тир, Глу, Асп
Роль соляной кислоты: денатурация, активация пепсина
В кишечнике:
Трипсин (из трипсиногена). Активируется энтеропептидазой. Расщепляет по Арг и Лиз
Химотрипсин (из химотрипсиногена). Активируется трипсином. Расщепляет по Фен, Тир, Трп, Лей
Эластаза (из проэластазы). Активируется трипсином. Расщепляет по Ала, Гли, Сер
Карбоксипептидазы и аминопептидазы . Отщепляют с С- и N-конца, соответственно, по одной аминокислоте
Слайд 8Активация протеаз: превращение проферментов (зимогены) в активные ферменты
Слайд 9Специфичность действия протеаз
Слайд 10Активация химотрипсина в кишечнике: показаны изменения в цепи, но не
забываем, что в реальности в пространстве цепи свернуты в глобулы
Слайд 11Кислотность желудочного сока в норме и при патологиях
Слайд 12Кислотность желудочного сока
В желудочном соке есть несколько факторов, которые обусловливают
его кислотность. Это не только соляная кислота. Кроме того, сама
соляная кислота может присутствовать в нескольких формах
Общая кислотность: кислотность, которая обусловлена всеми кислотами (не только HCl), которые есть в желудке
Связанная HCl: соляная кислота, которая связана с белками и пептидами (то есть она не находится в растворе в свободной форме)
Свободная HCl: соляная кислота, которая находится в растворе в свободной форме
Слайд 13Количественный анализ желудочного сока
Задача: определить количество кислоты в образце желудочного
сока
Принцип метода: титрование
Когда к раствору, содержащему кислоту (желудочный сок), добавляют
щелочь (NaOH), происходит нейтрализация (кислота + щелочь = соль + вода)
При нейтрализации рН меняется с кислого на нейтральный
В момент, когда происходит смена рН, мы можем считать, что добавили количество щелочи, равное количеству кислоты в образце
Момент смены рН мы фиксируем по изменению цвета индикатора, который мы предварительно добавили в образец
Таким образом, когда раствор меняет цвет, мы должны
прекратить добавлять щелочь
определить объем уже добавленной щелочи
Рассчитать количество кислоты в образце, исходя из того, что щелочь и кислота реагируют в соотношении 1:1
Слайд 14Биологическая ценность белка
Зависит от содержания заменимых аминокислот (животный белок наиболее
сбалансирован по содержанию заменимых и незаменимых. Также в мясе содержание
белка в общем выше – сравнимо только с бобовыми)
Зависит от доступности аминокислот (растительный белок трудно подвергается перевариванию, так как клетки растений защищены клеточной стенкой, а она состоит из целлюлозы, которую мы не перевариваем)
Слайд 15Содержание белка (граммы) в 100 граммах мяса и продуктов растительного
происхождения
Стейк (говядина, жареный)
Арахис (сырой)
Красная фасоль (сырая)
Фисташки (сырые)
Тахини
Соевые бобы (вареные)
Тофу (сырой)
Красная
фасоль (вареная)
Чечевица (вареная)
Нут (вареный)
Брюссельская капуста (сырая)
Сахарная кукуруза (сырая)
Цветная капуста (зеленая, сырая)
Шпинат (сырой)
Кудрявая капуста
Слайд 16Содержание незаменимых аминокислот (в граммах на 100 грамм белка) в
мясе и в разных растительных продуктах
Слайд 18Катаболизм аминокислот
Аминокислоты не запасаются в организме
Лишние аминокислоты разрушаются:
Аминогруппа отщепляется и
включается в состав мочевины. Для этого нужны процессы:
трансаминирования
дезаминирования глутамата
орнитиновый
цикл
Углеродный скелет включается в ЦТК/гликолиз (гликогенные, кетогенные и смешанные аминокислоты)
Слайд 19Метаболизм аминокислот: общая схема
мочевина
Орнитиновый цикл
Аммиак (NH3)
трансаминирование
дезаминирование глутаматата
Кетокислота
(углеродный скелет
= безазотистый остаток)
Метаболиты ЦТК/гликолиза
Ацетил-КоА
И то, и другое
глюкоза
Кетоновые тела / энергия
глюкоза
Кетоновые
тела / энергия
токсичен
безопасна
Слайд 21Транс- и дезаминирование во все стороны
Слайд 22Трансаминирование
Ферменты: трансаминазы (аминотрансферазы)
Кофермент: ПФ (пиридоксальфосфат), из витамина В6. Всегда находится
в активном центре фермента (прочно связан)
Функция:
удаление аминогруппы из аминокислоты
(а.к. превращается в кетокислоту). Аминогруппа присоединяется к молекуле α-кетоглутарата, который в результате превращается в глутамат
Синтез заменимых аминокислот
В клетках есть много разных аминотрансфераз, потому что аминокислот, которые нужно трансаминировать, чуть меньше 20 (если считать протеиногенные, а есть еще и другие)
В реакции трансаминирования могут участвовать все аминокислоты, кроме лизина, треонина, пролина и гидроксипролина
Реакция обратима, то есть аминотрансфераза может присоединить аминогруппу к кетокислоте, и получится аминокислота. Поэтому аминотрансферазы участвуют не только в распаде, но и в синтезе аминокислот
Аминотрансферазы, имеющие диагностическое значение:
АЛТ (АлАТ): аланинаминотрансфераза. Много в печени. При болезнях печени (гепатит) повышается в крови.
АСТ (АсАТ): аспартатаминотрансфераза. Много в кардиомиоцитах. При инфаркте повышается в крови
Слайд 23α-кетокислота
Трансаминирование: перенос аминогруппы с аминокислоты на α-кетоглутарат
аминокислота
α-кетоглутарат
глутамат
Фермент: аминотрансфераза (= трансаминаза)
Кофермент:
ПФ (пиридоксальфосфат), из витамина B6
Примеры:
Фермент АлАТ катализирует перенос аминогруппы с
аланина (аминокислота), в результате образуется пируват (кетокислота)
Фермент АсАТ катализирует перенос аминогруппы с аспартата(аминокислота), в результате образуется оксалоацетат (кетокислота)
В обоих случаях аминогруппа переносится на α-кетоглутарат и образуется глутамат
Слайд 24В6: три формы витамина и кофермент
пиридоксин
пиридоксаль
пиридоксамин
пиридоксальфосфат
Кофермент получается путем фосфорилирования витамина
в клетке при участии специальной киназы (фемрент)
Слайд 25Дезаминирование (прямое окислительное дезаминирование глутамата)
В результате трансаминирования накапливается глутамат
При дезаминировании
от глутамата отщепляется аминогруппа, которая превращается в аммиак. Остальное становится
α-кетоглутаратом
Глутамат – наиболее интенсивно дезаминируемая аминокислота
Фермент: глутаматдегидрогеназа
Кофермент: НАД / НАДФ (из витамина РР, никотиновая кислота)
Реакция обратима
Слайд 26Прямое окислительное дезаминирование глутамата
Показан механизм реакции
Начальное вещество – глутамат, а
конечный продукт – α-кетоглутарат
Промежуточный продукт реакции – иминоглутарат
Обычно мы говорим
только про конечный продукт. Иминоглутарат не покидает активный центр фермента, то есть не встречается в свободном виде в клетке, а сразу превращается в α-кетоглутарат
Пояснение: промежуточные продукты есть во всех реакциях, но разговор о них имеет значение только для специалистов. В данном случае это просто пример для вас, чтобы вы понимали, что на самом деле ферментативные реакции протекают в несколько этапов. Но в конце концов для клетки имеет значение только исходный субстрат и конечный продукт реакции
иминоглутарат
α-кетоглутарат
глутамат
Слайд 27Трансаминирование и дезаминирование обычно работают последовательно и полностью обратимы
Трансаминирование а.к.
с последующим дезаминированием глутамата = непрямое окислительное дезаминирование а.к. =
трансдезаминирование
Аминирование α-кетоглутарата (дезаминирование наоборот = восстановительное аминирование) + перенос аминогруппы на кетокислоту (трансаминирование наоборот) с образованием а.к. = трансреаминирование
Слайд 28Функции
Непрямое окислительное дезаминирование а.к. – этап катаболизма почти всех аминокислот
Обратный
процесс (трансреаминирование) – этап синтеза заменимых аминокислот
Слайд 29Трансдезаминирование аминокислоты (непрямое окислительное дезаминирование): 1 – трансаминирование; 2 -
дезаминирование
аминокислота
кетокислота
α-кетоглутарат
глутамат
α-кетоглутарат
NH3
NH2
NH2
Результат: отщепили аминогруппу в форме аммиака, сделали это в два
этапа
1
2
Слайд 30Трансреаминирование – простое обращение трансдезаминирования: 1 – восстановительное аминирование; 2
- трансаминирование
аминокислота
кетокислота
α-кетоглутарат
глутамат
α-кетоглутарат
NH3
NH2
NH2
1
2
Результат: включение аммиака в состав аминогруппы, получение аминокислоты
Слайд 31Прямое дезаминирование аминокислот
Слайд 32Некоторые аминокислоты могут дезаминироваться напрямую, т.е. без трансаминирования
Серин, треонин. Прямое
неокислительное дезаминирование. Ферменты: сериндегидратаза и треониндегидратаза (лиазы). Кофермент: ПФ (из
В6)
Гистидин. Внутримолекулярное дезаминирование. Фермент: гистидаза (лиаза).
Слайд 33Первым событием является дегидратация (удаление воды) серина
Появившаяся двойная связь перегруппировывается
к аминогруппе, образуется имин
По этой двойной связи присоединяется вода, что
приводит к отщеплению азота в форме аммиака
Таким образом, получаем дезаминирование, но исходно по своему механизму эта реакция – дегидратация
Аналогичная ситуация при дезаминировании треонина
Так как в данном случае дезаминирование не связано с окислением, то оно называется неокислительным. А прямым оно называется потому, что отщепление аминогруппы в форме аммиака происходит непосредственно от серина, без промежуточного переноса на α-кетоглутарат.
серин
енамин
имин
пируват
Прямое неокислительное дезаминирование серина и треонина
В квадратных скобках обычно пишут промежуточные стадии реакции, имеющие отношение к механизму реакции (см. пояснение к прямому окислительному дезаминированию глутамата)
Слайд 34Прямое внутримолекулярное дезаминирование гистидина
Фермент напрямую и сразу отщепляет аминогруппу в
форме аммиака от гистидина
гистидин
уроканиновая кислота
Слайд 35Сериндегидратаза, треониндегидратаза и гистидаза – примеры лиаз
Лиазы (= синтазы, класс
4 в классификации ферментов) – ферменты, которые удаляют часть молекулы
(но не только Н), в результате чего появляются двойные связи
Они же катализируют и обратную реакцию – присоединения по двойной связи
Слайд 36Основной способ обезвреживания аммиака: Орнитиновый цикл (цикл мочевинообразования, цикл мочевины)
Слайд 37Цикл мочевины (орнитиновый)
Схема: аммиак и аспартат приносят в цикл 2
аминогруппы. В результате серии реакций эти две аминогруппы входят в
состав мочевины и покидают цикл
Функция: обезвреживание аммиака
Внутриклеточная локализация: митохондрии и цитозоль
Тканевая локализация: только в печени
Слайд 38Особенности
Все участники, кроме карбамоилфосфата – аминокислоты
Требует затраты энергии (3 АТФ)
Фермент
карбамоилфосфатсинтетаза I – митохондриальный. Использует в качестве источника азота аммиак
Связан
с ЦТК через фумарат – оксалоацетат – аспартат
Слайд 39Орнитиновый цикл
Метаболиты:
Карбамоилфосфат
Цитруллин
Аргининосукцинат
Аргинин
Орнитин
Аспартат
Фумарат
Аммиак
Ферменты:
Карбамоилфосфатсинтетаза I
Орнитинтранскарбамоилаза
Аргининосукцинатсинтаза
Аргининосукцинатлиаза
аргиназа
митохондрия
цитозоль
Слайд 40Связь между ЦТК и орнитиновым циклом
ЦТК
Орнитиновый цикл
фумарат
оксалоацетат
аспартат
Слайд 41Другие способы обезвреживания аммиака
Слайд 42Синтез глутамина и аспарагина из аспартата и глутамата
Схема: аммиак присоединяется
в глутамату или аспартату
Ферменты: глутаминсинтетаза и аспарагинсинтетаза
Необратимые реакции, требуют затраты
АТФ
Основной способ защиты от аммиака в тканях (в т.ч. в головном мозге)
Аспарагин и глутамин выбрасываются из клеток в кровь, после чего идут в печень
В печени происходит превращение глутамина и аспарагина обратно в глутамат и аспартат с образованием аммиака
Аммиак включается в орнитиновый цикл
Таким образом, аспарагин и глутамин являются транспортными формами аммиака в крови
Слайд 43Синтез глутамина
Аммиак присоединяется к карбоксильной группе глутамата, находящейся в радикале
Реакция
требует затраты АТФ
Реакция служит не только для защиты от аммиака,
но и для синтеза глутамина и аспарагина
глутамат
глутамин
Слайд 44Превращение глутамина в глутамат
Реакция катализируется глутаминазой
Особое значение имеет:
в печени –получившийся
аммиак идет в орнитиновый цикл
в почках аммиак используется для
контроля рН (сдвиг в щелочную сторону в случае ацидоза)
глутамат
глутамин
Слайд 45Катаболизм углеродных скелетов аминокислот
Слайд 46Судьба кетокислот
После трансаминирования от а.к. остается кетокислота. Разными путями она
превращается в метаболиты, которые вам уже известны (идет в ЦТК
или гликолиз)
Три группы:
кетогенные (лейцин): кетокислота превращается в ацетил-КоА. Он может полностью окислиться в ЦТК или пойти на синтез кетоновых тел
Смешанные = гликокетогенные (все ароматические, т.е. фенилаланин, тирозин, триптофан + лизин + изолейцин): часть кетокислоты превращается в ацетил-КоА, другая часть – в метаболит ЦТК (из этой части можно синтезировать глюкозу)
Гликогенные (все остальные, в т.ч. аланин, аспартат, глутамат): кетокислота превращается в метаболиты ЦТК/гликолиза, из нее можно синтезировать глюкозу
Слайд 47Сложная схема: показывает все метаболиты ЦТК / гликолиза, в которые
могут превращаться аминокислоты
Слайд 48Можно запомнить распад самых простых аминокислот
Простые пути распада:
Аланин
Аспарагин / аспартат
Глутамин
/ глутамат
Слайд 49Аминокислоты, путь распада углеродных скелетов которых достаточно прост для запоминания:
аланин
Аланинаминотрансфераза в одну реакцию превращает аланин в пируват (метаболит гликолиза)
Слайд 50Аминокислоты, путь распада углеродных скелетов которых достаточно прост для запоминания:
аспарагин / аспартат и глутамин / глутамат
глутамат
глутамин
α-кетоглутарат
аспартат
аспарагин
оксалоацетат
α-КГ
Глу
пируват
Ала
Слайд 52Заменимые синтезируются из метаболитов ЦТК или гликолиза
Заменимые:
Аланин (из пирувата)
Серин (из
3-ФГК)
Глицин (из серина)
Глутамат (из α-кетоглутарата)
Глутамин (из глутамата)
Пролин (из глутамата)
Аргинин (из
глутамата)
Аспартат (из оксалоацетата)
Аспарагин (из аспартата)
Гистидин (из рибозы и АТФ)
Условно заменимые:
Цистеин (из серина, нужен метионин)
Тирозин (из фенилаланина)
Незаменимые:
Валин
Лейцин
Изолейцин
Фенилаланин
Триптофан
Треонин
Метионин
лизин
Слайд 53Можно запомнить синтез самых простых аминокислот
Простые в синтезе аминокислоты:
Аланин
Аспарагин /
аспартат
Глутамин / глутамат
Синтез этих аминокислот представляет собой простое обращение их
распада.
Слайд 54з
Аминокислоты, путь синтеза которых достаточно прост для запоминания: аспарагин /
аспартат и глутамин / глутамат
глутамат
глутамин
α-кетоглутарат
аспартат
аспарагин
оксалоацетат
α-КГ
Глу
пируват
Ала
синтез
Слайд 55Аминокислоты, путь синтеза которых достаточно прост для запоминания: аланин
Аланинаминотрансфераза в
одну реакцию превращает пируват (метаболит гликолиза) в аланин
Донором аминогруппы при
этом является глутамат
Слайд 56Метаболизм отдельных аминокислот
Слайд 58Серин превращается в глицин в одну реакцию
Фермент: серин-оксиметилтрансфераза
Кофермент: ТГФК (тетрагидрофолиевая
кислота), из фолиевой кислоты, витамин В9
Обратимая реакция
Один атом С вместе
с несколькими Н переносится с серина на ТГФК. В результате ТГФК нагружается одноуглеродным фрагментом, который может отдать при синтезе других веществ (реакции метилирования и синтеза пуринов)
Слайд 59При превращении серина в глицин однгоуглеродный фрагмент переходит на ТГФК
(из вит. В9, фолиевая кислота)
Реакция обратимая
Показана часть структуры ТГФК, на
которую переносится одноуглеродный фрагмент. В простой записи структуру ТГФК рисовать не нужно (как мы обычно не пишем структуру НАД и ФАД в реакциях, где они участвуют)
метилен-ТГФК
ТГФК
серин
глицин
Этот атом С переносится на ТГФК
Слайд 60Когда одноуглеродный фрагмент находится на ТГФК, он может подвергаться разным
модификациям. В результате получаются различные одноуглеродные фрагменты (формил-, формимино-, метил-,
метенил-)
В дальнейшем ТГФК, загруженная одноуглеродным фрагментом, может отдавать этот одноуглеродный фрагмент в других реакциях
Примеры использования одноуглеродных фрагментов:
Реакции метилирования (регенерация метионина)
Синтез пуринов
Синтез дТТФ (дезокситимидинтрифосфата)
свободная ТГФК
Формил-ТГФК
Формил-ТГФК
Формимино-ТГФК
метилен-ТГФК
метил-ТГФК
метенил-ТГФК
Слайд 62Превращение Фен и Тир
Фермент: фенилаланингидроксилаза
Кофермент: Н4БП (тетрагидробиоптерин)
Функция: основной путь катаболизма
фенилаланина
Нарушения: фенилкетонурия (ФКУ = фенилпировиноградная олигофрения). Накапливается Фен, который в
больших концентрациях токсичен для клеток
Проявление: без контроля – слабоумие. В моче появляются побочные продукты катаболизма Фен – фенилпируват и фениллактат
Контроль: ограничение Фен в пище с детства, особенно строго до совершеннолетия. Лучше в течение всей жизни
2 формы:
классическая ФКУ (мутации фермента), поддается контролю
Вариантная ФКУ (недостаточность Н4БП в результате нарушения его метаболизма), не поддается простому контролю
Слайд 63Превращение фенилаланина в тирозин и причины нарушения этого процесса
Н4-БП =
тетрагидробиоптерин
Н2-БП = дигидробиоптерин
Биоптерин – кофермент окислительно-восстановительных реакций, который часто используется
в метаболизме аминокислот. В таких реакциях он может переходить из окисленной (Н2-БП) в восстановленную (Н4-БП) форму и обратно
Для восстановления самого БП используется НАДФН
фенилаланин
тирозин
Н4-БП
Н2-БП
Реакция I: катализируется фенилаланингидроксилазой (другое название - фенилаланинмонооксигеназа). Мутации: классическая фенилкутонурия (ФКУ)
Кофермент: Н4-БП
Реакция II: восстановление БП. Фермент: дигидробиоптеринредуктаза. Нарушения этого процесса или синтеза биоптерина приводят к вариантной ФКУ
Слайд 64Превращения тирозина в разных тканях
В печени: катаболизм (смешанная аминокислота). Нарушение
катаболизма – алкаптонурия (черная моча). Происходит из-за мутации в ферменте
гомогентизатдиоксигеназа
В меланоцитах: меланин. Нарушение – альбинизм
В нервной ткани и надпочечниках: дофамин – норадреналин – адреналин
В щитовидной железе: три- и тетрайодтиронин
Слайд 65Превращения фенилаланина и тирозина в разных тканях
Слайд 66Серосодержащие аминокислоты: метионин, цистеин
Слайд 67Функции цистеина
Может синтезироваться из серина
Дисульфидные мостики в белках
Используется при синтезе
таурина (см. парные желчные кислоты)
Входит в состав глутатиона
Слайд 68Метионин
Участвует в реакциях метилирования (донор метильной группы)
Сначала активируется с образованием
SAM (S-аденозилметионин, т.е. присоединяет аденозин из АТФ) – он является
непосредственным донором метильной группы
SAM участвует в синтезе следующих веществ:
Креатин
Карнитин
Фосфатидилхолин
Адреналин
После потери метильной группы SAM превращается в SAГ (S-аденозилгомоцистеин) и далее обратно в метионин (регенерация метионина) более сложным путем, в несколько стадий
Слайд 69Регенерация метионина
После потери метильной группы SAM превращается в SAГ (S-аденозилгомоцистеин)
SAГ
превращается в гомоцистеин (отделяется аденозин)
К гомоцистеину присоединяется метильная группа,
донором которой служит ТГФК, несущая одноуглеродный фрагмент (см. превращение серина в глицин), и образуется метионин. Реакция происходит при участии витамина В12 (кобаламин)
Такой цикл позволяет постоянно иметь небольшое количество метионина для реакций метилирования
Слайд 70Активация метионина и его регенерация
Активация метионина и синтез SAM (S-аденозилметионин)
Использование
SAM как непосредственного донора метильной группы в реакциях метилирования
Начало регенерации
метионина – превращение SAГ (S-аденозилгомоцистеин) в гомоцистеин
Метилирование гомоцистеина: донором метильной группы служит ТГФК, а промежуточным переносчиком – витамин В12
Слайд 71Синтез фосфатидилхолина:
Синтез креатина (2-я реакция):
Примеры реакций метилирования (= трансметилирования)
Слайд 72Примеры реакций метилирования (= трансметилирования)
Синтез карнитина:
Синтез адреналина:
норадреналин
адреналин
Слайд 73Дикарбоновые аминокислоты (аспартат, глутамат)
Слайд 74Синтез: заменимые, из оксалоацетата (аспартат) и α-кетоглутарата (глутамат)
Функции:
В составе белков
Роль
в реакциях трансаминирования/дезаминирования
Обезвреживание аммиака (см. синтез глутамина и аспарагина)
Из глутамата
также синтезируются пролин и аргинин
Распад: гликогенные аминокислоты, превращаются в оксалоацетат и (аспартат) и α-кетоглутарата (глутамат)
Слайд 76Креатин
Синтез в 2 стадии:
В почках: из глицина и аргинина образуется
гуанидинацетат
В печени: гуанидинацетат метилируется (SAM) и образуется креатин
Функция: в покое
обратимо фосфорилируется креатинкиназой (КФК = креатинфосфокиназа) с образованием креатинфосфата. После этого во время мышечной работы может быть донором фосфата для регенерации АТФ
Небольшое количество креатинфосфата неферментативно превращается в креатинин
Креатинин не используется и выводится из организма почками
Скорость его выведения показывает эффективность клубочковой фильтрации
КФК используется как маркер повреждения миокарда (повышается при инфаркте)
Слайд 77Синтез креатина происходит в два этапа
(в почках) синтез гуанидинацетата из
аргинина и глицина
(в печени) метилирование гуанидинацетата
Слайд 78Использование креатина
В покоящейся мышце часть АТФ тратится на синтез креатинфосфата
(слева направо):
Получившийся при этом АДФ снова фосфорилируется до АТФ
Реакция обратима,
катализируется креатинкиназой
Когда мышца начинает работу, образуется АДФ. Креатинфосфат (макроэргическое соединение) используется для быстрого фосфорилирования этого АДФ (субстратное фосфорилирование)
Таким образом, креатинфосфат – альтернативный быстрый источник энергии для работающей мышцы
креатинфосфат
креатин
Слайд 79Образование креатинина
Происходит неферментативно, самопроизвольно
Примерно 1 – 2% креатина превращается в
креатинин
Креатинин не может использоваться организмом и выводится почками (минорный
конечный продукт азотистого обмена)
креатинфосфат
креатинин
Слайд 80Биогенные амины: декарбоксилирование и гидроксилирование а.к.
Слайд 81Биогенные амины:
Синтез: получаются в результате декарбоксилирования а.к. Во время синтеза
также может происходить гидроксилирование и метилирование
Фермент: декарбоксилаза
Кофермент: ПФ (из В6)
Функции:
нейромедиаторы, гормоны, прочие сигнальные молекулы
Слайд 82Декарбоксилирование аминокислот дает биогенные амины
Биогенные – значит, образуются в живом
организме
В синтезе некоторых биогенных аминов этап декарбоксилирования происходит не в
самом начале, то есть сначала аминокислота модифицируется, но остается аминокислотой
После декарбоксилирования также могут происходить дополнительные модификации. То есть декарбоксилирование – не обязательно заключительный этап синтеза физиологически активного биогенного амина
→→→
→→→
аминокислота
амин
карбоксильная группа
Слайд 83Предшественники биогенных аминов
Тирозин:
Дофамин
Норадреналин
Адреналин
Триптофан: серотонин
Глутамат: ГАМК (гамма-аминомасляная кислота)
гистидин: гистамин
Орнитин: путресцин →
спермидин и спермин
Лизин: кадаверин
Серин: этаноламин → ацетилхолин
Слайд 84Синтез адреналина
Фенилаланин → тирозин (гидроксилирование, Н4БП)
Тирозин → ДОФА (диоксифенилаланин, гидроксилирование,
Н4БП)
ДОФА → дофамин (декарбоксилирование, ПФ)
Дофамин → норадреналин (гидроксилирование, Н4БП)
Норадреналин →
адреналин (метилирование, SAM)
Слайд 85Синтез адреналина
Гидроксилирование
Декарбоксилирование
Гидроксилирование
Метилирование
Во всех реакциях гидроксилирования используется Н4-БП (тетрагидробиоптерин)
Слайд 86Синтез серотонина из триптофана
Сначала происходит гидроксилирование триптофана, образуется гидрокситриптофан
Фермент: триптофангидроксилаза
Кофермент:
Н4-БП
Затем происходит декарбоксилирование
Фермент: декарбоксилаза ароматических аминокислот
Кофермент: ПФ (из В6)
Слайд 87Синтез гистамина из гистидина
Фермент: гистидиндекарбоксилаза
Кофермент: ПФ (из В6)
Слайд 88Синтез ГАМК из глутамата
ГАМК с точки зрения химии является не
амином, а аминокислотой
В то же время, традиционно о ГАМК говорят,
когда речь заходит о биогенных аминах, так как в его синтезе принимает участие декарбоксилаза
Фермент: глутаматдекарбоксилаза
Кофермент: ПФ (из В6)
Слайд 89Инактивация биогенных аминов
Схема: отщепляет аминогруппу от амина, превращая его в
альдегид
Фермент: МАО (моноаминооксидаза)
Кофермент: ФАД (из В2, рибофлавина)
Функция: инактивация биогенных аминов
– прерывание гормонального сигнала/нервного импульса
Клиническое значение: лекарства от депрессии – ингибиторы МАО
Слайд 90Инактивация биогенных аминов путем дезаминирования
МАО (моноаминооксидаза) отщепляет аминогруппу:
Дальнейшее окисление альдегида
дает кислоту
амин
альдегид
аммиак
аминогруппа
Слайд 92NO
Синтез: из аргинина
Фермент: NO-синтаза
Функция:
расслабление гладкой мускулатуры
Предотвращение агрегации тромбоцитов
Нейромедиатор
Регулятор апоптоза
