Материал: Біологічна та біоорганічна хімія_Мардашко О.О._ изд. 2008-342 с._ОНМедУ-2012

Скачать файл

Заказать новую работу

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

дозі з утворенням амонійних солей (NH +H+ →

3. Синтез аргініносукцинату з цитруліну й

аспарагінової кислоти. Реакцію каталізує аргі-

NH +), захищаючи тим самим організм від втра-

нінсукцинатсинтетаза. У реакції витрачається

ти з сечею іонів Nа+, які у противному разі ви-

користовувалися б для підтримки фізіологічного

енергія однієї молекули АТФ, але двох макроер-

рівня рН крові й сечі при ацидозі.

гічних зв’язків. Слід зазначити, що аміногрупа

аспарагінової кислоти є джерелом другого ато-

Біосинтез сечовини

ма азоту в молекулі сечовини (перший атом азо-

ту — від NH ).

Основним механізмом знешкодження NH3 в

4. Розпад3

аргінінбурштинової кислоти на

організмі є біосинтез сечовини, який відбуваєть-

аргінін і фумарову кислоту під впливом фермен-

ся в печінці й складається з кількох етапів, які ра-

ту аргінінсукцинатліази.

зом становлять орнітиновий цикл сечовиноутво-

рення Кребса:

1. Синтез карбамоїлфосфату з NH (або глу-

NH2

COOH

таміну), СО2, фосфату (донором якого є АТФ) за

C O

H2N

участю АТФ, N-ацетилглутамату і ферменту

+ ATФ

CH2

- AMФ - PPi

карбамоїлфосфатсинтази. На даному етапі ви-

(CH2)3

COOH

трачаються 2 молекули АТФ. N-ацетилглутамат

Аспартат

є активатором даної реакції. Карбамоїлфосфат-

NH2

синтетаза як простетичну групу містить біотин.

COOH

Цитрулін

Схема першого етапу:

NH2

COOH

NH2

COOH

NH3 (або глутамат) + CO2 + 2АТФ + НОН

C N

Карбамоїлфос-

- 2АДФ - Рн

CH2

+ НCH

фатсинтетаза

N-ацетилглутамат

(CH2)3 COOH

(CH2)3

COOH

NH2

Фумарова

CH NH2

кислота

COOH

Аргініносукцинат

Аргінін

Карбамоїлфосфат

5. Розпад аргініну на сечовину й орнітин під

Спочатку за участю однієї молекули АТФ СО2

впливом ферменту аргінази.

з’єднується з ферментом через біотин з утворен-

NH2

ням комплексу СО2-біотин-фермент. Потім СО2-

C NH

NH2

біотин-фермент реагує з NH3 і з другою молеку-

+ HOH

NH2

лою АТФ (донор фосфату) з утворенням карба-

(CH2)3

моїлфосфату. Виявлено дві карбамоїлфосфатсин-

(CH2)3

NH2

тетази — І та II. Карбамоїлфосфатсинтетаза І ло-

CH NH2

COOH

калізована в мітохондріях (переважно в печінці).

COOH

Як донор азоту цей фермент використовує тільки

Аргінін

Орнітин

Сечовина

NH3, регулюється й активізується N-ацетилглу-

Фумарат вступає в ЦТК, перетворюючись

таматом. Карбамоїлфосфатсинтетаза II локалізо-

вана в цитоплазмі швидко зростаючих тканин

там на малат, а потім — на оксалоацетат, який

(пухлин), як донор азоту використовує глутамін,

трансамінуванням із глутаміновою кислотою пе-

активність ферменту не залежить від N-ацетил-

ретворюється на аспарагінову кислоту, що зно-

глутамату.

ву може з’єднуватися з цитруліном, тобто всту-

2. Перенос карбамоїлу від карбамоїлфосфату

пати в орнітиновий цикл.

на орнітин з утворенням цитруліну і вивільнен-

Орнітин переходить із цитозолю у мітохондрії

ням фосфату. Каталізує реакцію фермент орні-

і може знову взаємодіяти з карбамоїлфосфатом,

тинкарбамоїлтрансфераза

тобто знову повторюється орнітиновий цикл

Кребса. Цикл синтезу сечовини має тісний зв’я-

NH2

зок із циклом трикарбонових кислот (рис. 11.3).

Сечовина виділяється з організму з сечею. У

CH2

C O

процесі білкового обміну в людини за добу утво-

CH2

- H3PO4

рюється і виділяється з сечею близько 30 г сечо-

CH2

(CH2)3

вини — це 70 % усього азоту азотовмісних ком-

Карбамоїл-

NH2

CH NH2

понентів сечі.

фосфат

COOH

Із сечею виділяється більша частина синтезо-

Орнітин

Цитрулін

ваної в організмі сечовини. Однак невелика

кількість її розщеплюється під впливом ферменту

Перші 2 етапи перебігають у мітохондріях пе-

уреази на СО2

і NH3, який використовується для

чінки. Утворений у мітохондріях цитрулін пере-

нейтралізації кислот і в деяких інших процесах.

ходить у цитоплазму клітини, де починається

Підвищення концентрації аміаку в крові на-

3-й етап.

зивається гіперамоніємією. Розрізняють вроджені

159

	Цитрулін		+ NH3
			Аспартат	Оксалоацетат	Ацетил-КоА
			+ АТФ
	Цикл			Малат
	Цикл		- АМФ - ПФ
Карбамоїл-	синтезу		- АМФ - ПФ	ЦТК	Цитрат
Карбамоїл-	синтезу	Аргініно-		ЦТК	Цитрат
фосфат	сечовини	Аргініно-
фосфат		сукцидат		Фумарат
		сукцидат		Фумарат	Ізоцитрат
					Ізоцитрат
Орнітин		Аргінін		Сукцинат
		Аргінін		Кетоглутарат
				Кетоглутарат
CO2 + NH3 + 2 АТФ
Глутамін	+ NH3		Глутамат	+ NH3
Глутамін

N-ацетил-

глутамат

Сечовина

Рис. 11.3. Зв’язок циклу синтезу сечовини і циклу трикарбонових кислот

і набуті гіперамоніємії: вроджені пов’язані з вро-

Лізин входить до складу білків, є незамінною

дженими порушеннями синтезу кожного з 5 фер-

амінокислотою (не синтезується в тканинах тва-

ментів орнітинового циклу; набута гіперамоніє-

рин і людини). Значну кількість лізину містять

мія спостерігається при захворюваннях печінки

такі білки, як протаміни й гістони, які з’єднують-

внаслідок ослаблення біосинтезу сечовини у ге-

ся з нуклеїновими кислотами й разом утворюють

патоцитах.

складні білки — нуклеопротеїни.

Особливий інтерес представляє обмін аргіні-

ну. Ця амінокислота, як і лізин, входить до скла-

11.4. СПЕЦІАЛІЗОВАНІ ШЛЯХИ

ду протамінів і гістонів. При гідролізі аргініну за

участю аргінази утворюються сечовина й орні-

ОБМІНУ АЦИКЛІЧНИХ

тин. Аргінін є субстратом для утворення оксиду

І ЦИКЛІЧНИХ АМІНОКИСЛОТ.

нітрогену.

БІОСИНТЕЗ ГЛУТАТІОНУ

До того ж аргінін разом із гліцином і метіоні-

ТА КРЕАТИНУ. ЕНЗИМОПАТІЇ

ном необхідні для біосинтезу важливої для м’язів

АМІНОКИСЛОТНОГО ОБМІНУ

сполуки — креатину.

Особливості обміну

Обмін і біологічна роль креатинфосфату

Синтез креатину перебігає в 2 етапи:

діаміномонокарбонових кислот

1. Перенос амідинової групи від аргініну на

Крім загальних шляхів обміну амінокислот

гліцин з утворенням глікоціаміну (гуанідинаце-

(дезамінування, трансамінування, декарбокси-

тату) і орнітину. Каталізує реакцію фермент

лювання), існують індивідуальні шляхи обміну

гліцинамідинотрансфераза. Ця реакція перебігає

майже всіх амінокислот. У процесі індивідуаль-

переважно в нирках.

них перетворень амінокислот можуть утворюва-

тися продукти реакції, що відіграють важливу

NH2

роль в обміні речовин і у фізіологічних функціях

NH2

організму. До цих амінокислот належать аргінін,

(CH2)3

лізин, орнітин і цитрулін.

CH2

CH NH2

Цитрулін у складі білків не виявлений, утво-

(CH2)3

COOH

CH2

COOH

рюється з орнітину і є проміжним продуктом біо-

NH2

COOH

синтезу сечовини.

COOH

Орнітин у складі білків також не виявлений.

Аргінін

Гліцин

Гуанідинацетат Орнітин

Утворюється з аргініну в процесі біосинтезу сечо-

2. Перенос метильної групи від активної фор-

вини або біосинтезу креатину.

ми метіоніну S-аденозилметіоніну на гуанідин-

+ НОН

Аргінін

Сечовина + Орнітин

ацетат з утворенням креатину. Цей етап синте-

зу креатину відбувається в печінці. Гуанідин-

+ Гліцин

Гуанідинацетат + Орнітин

ацетат із нирок течією крові переноситься в печін-

160

ку, де метилюється в креатин. Каталізує реакцію фермент гуанідинацетатметилтрансфераза, що містить як кофермент S-аденозилметіонін.

	NH2			NH2

C		NH	+ (-CH3)	C	NH



	NH			N	CH3


	CH2			CH2

	COOH			COOH
ГуанінацетатГуандиноцет				Креатин

Креатин із печінки течією крові надходить у м’язову тканину (у незначній кількості — в інші тканини). Таким чином, починається синтез креатину у нирках, завершується у печінці, а зосереджується майже повністю у м’язах.

NH2

NH OH

+ АТФ

CH3

- АДФ

CH2

COOH

Креатин

Креатинфосфат

NH2

+ АДФ

CH3

CH3 О

- АТФ

- НОН

CH2

COOH

Креатин Креатинін

Біологічна роль цього явища полягає в тому, що креатин, взаємодіючи з АТФ під впливом ферменту креатинфосфокінази, перетворюється на креатинфосфат, який є макроергом, що містить амідинфосфатний макроергічний зв’язок. Він нагромаджується у м’язах (причому кількість його зростає при тренуванні м’язів до фізичного навантаження) і являє собою сполуку, яка в умовах інтенсивної м’язової роботи може взаємодіяти з АДФ за участю креатинфосфокінази з утворенням АТФ і креатину, тобто реакція перебігає у зворотному напрямку.

Креатинфосфат є швидким постачальником АТФ, що використовується при м’язових скороченнях. Концентрація його в скелетних м’язах хребетних тварин перевищує в 3–8 разів концентрацію АТФ, тому вміст АТФ у м’язах не зменшується в процесі їхнього скорочення, доки не вичерпається креатинфосфат. Запаси креатинфосфату в м’язах достатні для забезпечення їх енергією протягом 20–30 с інтенсивної м’язової роботи. Частина креатинфосфату піддається неферментативному дефосфорилуванню й перетворюється на креатинін, який може утворюватися безпосередньо з креатину шляхом відщеплення від нього молекули води. Креатинін як один із кінцевих продуктів білкового обміну виділяється з організму з сечею — 0,5– 2,5 г/добу.

Крім загальних шляхів обміну амінокислот (дезамінування, трансамінування, декарбоксилювання), характерних для всіх амінокислот, з’я- совані індивідуальні шляхи перетворення майже всіх амінокислот білкової молекули. Деякі з цих перетворень спричинюють утворення продуктів реакції, що відіграють вирішальну роль в обміні речовин і фізіологічних процесах організму.

Обмін гліцину і серину

Гліцин пов’язаний з різними метаболічними процесами більше, ніж будь-яка інша амінокислота. Так, він бере участь в утворенні тканинних білків, глюкози, ліпідів, гему, пуринових нуклеотидів, жовчних кислот (глікохолева, дезоксиглікохолева), входить до складу трипептиду глутатіону, що бере участь в окисно-віднов- них процесах, у знешкодженні у печінці продуктів гниття білків, що всмокталися з кишечнику (гіпурова кислота), необхідний для утворення креатину, з нього утворюється мурашина кислота.

Окисне дезамінування гліцину каталізує специфічна дезамінуюча дегідрогеназа — гліциноксидаза. У результаті дезамінування гліцин перетворюється на гліоксилову кислоту, яка надалі в тканинах окиснюється до щавлевої кислоти або мурашиної кислоти і СО2. Щавлева кислота виводиться з організму з сечею у вигляді її солей

— оксалатів. Мурашина кислота далі може піддаватися відновленню за участю НАДФН+Н+ і тетрагідрофолієвої кислоти (ТГФК) у формільне похідне тетрагідрофолієвої кислоти — N5,N10- CH2CH–ТГФК, що служить донором оксиметильних груп (–СН2–ОН) у реакціях перетворення гліцину на серин.

Глутатіон Піруват Фосфоліпіди Цистеїн Білки

Мурашина	СЕРИН	Глюконео-
кислота		генез
Гіпурова	ГЛІЦИН	Синтез гему
кислота		Креатин
		Креатин
Метилен-ТГФК	ТРЕОНІН	Жовчні
(синтез метіоніну,		кислоти
пуринових
нуклеотидів,
тимідилової к-ти)

			O	2
	CH2 NH2 + O2 + HOH		C	+1/2O
	CH2 NH2 + O2 + HOH		C	+
			H	+
	COOH	- NH3 - HOH	H	- 1/2O2
			COOH CO
Гліцин				2
Гліцин		Гліоксалат
				+
				H
				+
				H
			НАДФ
			+

CООH Оксалат

COOH

COOH + N5N10–CH2–OH-тетра-

гідрофолат

Оксиметил-ТГФК

Форміат

161

CH2–COOH

+ ТГФК

СO2 + NH3 + Метилен-ТГФК

CH2

+ O2

CH2 SO2H

+ 1/2O2

CH2

SO3H

NH2

CH2–COOH

+ Метилен-ТГФК

CH2–CH–COOH

COOH

Цистеїн

Цистеїн-

Цистеїнова

NH2

- HOH - ТГФК

OH NH2

сульфінова

кислота

Гліцин

Серин

кислота

- CO2

Отже, сама амінокислота гліцин і продукт її

O C

CH2 SH

Цистеїн

CH2

SO3H

розпаду — мурашина кислота використовують-

ся для біосинтезу серину.

CH2

NH2

При декарбоксилюванні серин перетворюєть-

CH2

Гліцин

Таурин

ся на коламін (етаноламін), який, приєднуючи

CH NH2

CH2

метильні групи від S-аденозилметіоніну, перетво-

COOH

рюється на холін. Серин, коламін і холін входять

до складу фосфоліпідів.

Глутамінова кислота

           

кислота

Глутатіон

Метаболізм серину

CH2

Дисульфідний зв’язок, що утворився, є одним

CH2

+3(-CH3)

із видів хімічних зв’язків у білковій молекулі, які

NH2

CH2

CH3

-CO2

стабілізують її структуру. Цистеїн входить до

COOH

CH3

Серин

Етаноламін

Холін

складу активних центрів деяких ферментів, що

дістали у зв’язку з цим назву — тіолові фермен-

Дезамінування серину відбувається шляхом де-

ти. До них належать гліцеральдегідфосфатдегід-

гідратації за участю ферменту сериндегідратази:

рогеназа, гексокіназа та ін.

CH2

CH3

Цистеїн є основною частиною трипептиду

+ HOH

глутатіону (Г-SH), до складу якого, крім цистеї-

NH2

ну, входять глутамінова кислота і гліцин. Глу-

- HOH

- NH3

COOH

татіон може перебувати в окисненій і відновленій

Серин

Піруват

формі, віддаючи або приєднуючи два атоми

Гліцин також перетворюється на піруват, але

Гідрогену. Біологічна роль глутатіону полягає в

такому. При окисненні SH-груп активних цент-

через серин. Піруват, що утворився, окиснюєть-

рів ферментів вони втрачають свою активність.

ся з вивільненням енергії. Отже, гліцин може пе-

Глутатіон сприяє збереженню SH-груп цих фер-

ретворюватися: 1) на щавлеву кислоту, що виво-

ментів у відновленій формі. Окиснений глутаті-

диться з організму з сечею; 2) на мурашину кис-

он відновлюється під дією глутатіонредуктази,

лоту, а за участю останньої утворюється фор-

використовуючи атоми Гідрогену НАДФ+Н+.

мільне похідне ТГФК, оксиметильні групи якого

- 2Н

використовуються на біосинтез серину; 3) через

Глу–SH + HS–Глу

Глу–S–S–Глу

серин із гліцину можуть утворюватися коламін,

+ 2Н

холін, піруват. Серин може перетворюватися:

Глутатіон відновлений

Глутатіон окиснений

1) на коламін і холін; 2) на піруват.

Обмін сірковмісних амінокислот

З іншого боку, глутатіон може пригнічувати

У молекулі білка виявлено три сірковмісні амі-

функцію деяких білків. Наприклад, за участю

атомів Гідрогену відновленого глутатіону відбу-

нокислоти —

цистеїн, цистин і метіонін, метабо-

вається розрив дисульфідних зв’язків між двома

лічно тісно пов’язані між собою. У тканинах лег-

поліпептидними ланцюгами інсуліну. Цистеїн

ко перебігає ферментативна окисно-відновна ре-

піддається окисненню в цистеїнсульфінову кисло-

акція між цистеїном і цистином. Каталізує реак-

ту, яка може використовуватися у двох напрям-

цію фермент цистинредуктаза, коферментом якої

ках:

є НАД+:

Піддаватися трансамінуванню з α -кетоглу-

Метаболізм цистеїну

таровою кислотою з утворенням глутамату і

β -сульфінілпірувату, що потім переходить у піру-

Біосинтез білка

Метіонін

Глутатіон

ват і SO2. Двоокис сірки перетворюється на

сульфіт (SO32-), що окиснюється в тканинах до

Формування

Цистеїн

Коензим А

сульфатів, які виводяться з сечею. Сульфатна кис-

структур білка

лота в печінці знешкоджує токсичні речовини,

Цистин

Піруват

що утворюються в товстому кишечнику при

гнитті білків. Піруват окиснюється з вивільнен-

ням енергії.

Цистеїнсульфінова кислота

2. Окиснення цистеїнсульфінової кислоти до

цистеїнової кислоти. Цистеїнова кислота може

Цистеїнова кислота

піддаватися декарбоксилюванню до таурину,

який входить до складу жовчних кислот (тауро-

Таурин

холевої, дезокситаурохолевої).

162

Обмін метіоніну

Амінокислота метіонін є головним донором метильних груп для синтезу різних біологічно важливих сполук. Перенос метильних груп від метіоніну на інші речовини називається трансметилюванням. Каталізують цей процес ферменти метилтрансферази, коферментом яких є S-адено- зилметіонін. Він утворюється в результаті взаємодії метіоніну з АТФ.

	Трансметилювання
Синтез		Синтез
адреналіну	Метіонін	ацетилхоліну
Синтез	Метіонін	Синтез
Синтез		Синтез
креатину		фосфатидил-
		холіну

Гомоцистеїн

Серин Цистатіонін

Піруват Цистеїн

СХЕМА МЕТАБОЛІЗМУ S-АДЕНОЗИЛМЕТІОНІНУ

-ТГФК

Метіонін

+АТФ

+N5-CH -ТГФК

-PPi+Pi

S-CH3

Гомоцистеїн

S-Аденозил-

метіонін

-Аденозин

+H2O

- R-CH3

S-Аденозилгомоцистеїн

H2N

NH2

CH2

+ATP + HOH

CH2

- PPi - Pi

S+

CH3

2 O

OH OH

Метіонін

S Аденозилметіонін

S-Аденозилметіонін є донором метильних груп у реакціях трансметилування при синтезі холіну, креатину, ансерину, N-метилнікотинаміду, адреналіну. Віддаючи метильну групу, метіонін перетворюється на гомоцистеїн, який може використовуватися так:

1. Знову перетворюється на метіонін, приєднуючи метильну групу від N5-метил-ТГФК:

Гомоцистеїн	N5 метил-ТГФК	Метіонін
	- ТГФК

N5-метил-ТГФК є донором метильної групи тільки в даній реакції. В інших реакціях трансметилування донором метильних груп є звичайно метіонін.

2.Основний шлях перетворення гомоцистеїну

—участь у синтезі цистеїну. При цьому гомоцистеїн взаємодіє з серином з утворенням цистатіоніну. Далі цистатіонін піддається гідролізу до гомосерину і цистеїну.

Обмін глутамінової й аспарагінової амінокислот

Обидві амінокислоти входять до складу різноманітних білків. Із глутамінової кислоти й NH3 утворюється глутамін — транспортна форма NH3 в організмі. Глутамін використовується для синтезу сечовини, пуринових нуклеотидів й інших сполук. Глутамінова кислота входить до складу ацетилглутамату (активатора карбамоїлфосфатсинтетази), трипептиду глутатіону, фолієвої кислоти.

Синтез сечовини			Трансамінування Глюконеогенез
Синтез карнозину				Синтез пуринових
і ансерину			Аспартат	і піримідинових
				нуклеотидів
Синтез креатину			Гомосерин, треонін
Утворення			Утворення	Малат
аспарагіну			оксалоацетату	аспартатний
і фумарату				човниковий
				механізм
			ЦТК
Дезаміну-			Карбамоїл-	Синтез
вання			фосфат	піримідинових
				і пуринових
Трансамінування			Глутамін	нуклеотидів

Транспорт
амінокислот				Глутатіон
ГАМК			Глутамат	Регуляція

Фолієва кислота			Орнітин	синтезу сечовини

Кетоглутарат			Пролін	Синтез

Сукциніл-		Окси-	Аргінін	глюкозаміну

КоА	пролін
Синтез гему		ЦТК

Глутамінова кислота бере участь у непрямому дезамінуванні амінокислот (трансдезамінуванні) і в синтезі амінокислот з α -кетокислот (трансреамінуванні).

163

Смотрите также:


«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
Значение, сущность и содержание социально — педагогической деятельности в организации для детей-сирот и детей, оставшихся без попечения родителей
Проактивные методы PR-деятельности российских авиационных компаний «Россия», «Азимут»
__RGR2
__RGR2
_11_А. Франс для эл версии
_3 тема - Диффузия
_Антонян Ю.М., Психология преступника и расследования преступлений