ОБМЕН БЕЛКОВ И АМИНОКИСЛОТ

Лекция- 2Лечебный факультет

Лектор: профессор

В.И. Шарапов

АктуальностьВ организме человека встречаются только 20 α-аминокислот (АК), которые включаются в общие и специфические пути метаболизма в клетке.Цель лекции – сформировать

представление о метаболизме АК в организме человека

2014г.

ПЛАН ЛЕКЦИИ

1. Общие пути обмена аминокислот

2. Обезвреживание аммиака в организме

3. Остаточный азот. Азотемия.

4. Специфические пути обмена аминокислот

5. Нарушения обмена белков и аминокислот

ОБЩИЕ ПУТИ ОБМЕНА АМИНОКИСЛОТ

1. ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ

2. ТРАНСАМИНИРОВАНИЕ (ПЕРЕАМИНИРОВАНИЕ)

3. ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ

4. ГИДРОКСИЛИРОВАНИЕ

5. МЕТИЛИРОВАНИЕ

6. АЦЕТИЛИРОВАНИЕ

7. АМИДИРОВАНИЕ и др.

ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ

Отщепление аминогруппы в виде NH3 c образованием безазотистого остатка

ТИПЫ ДЕЗАМИРИНОВАНИЯ:

– Восстановительное

– Гидролитическое

– Внутримолекулярное

– Окислительное

ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ

ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ:

R-CH-COOH + 2H R-CH2-COOH + NH3

| Жирная кислота

NH2

ГИДРОЛИТИЧЕСКОЕ:

R-CH-COOH + H2O R-CH-COOH + NH3

| ОН

NH2 Оксикислота

ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ(продолжение)

ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНОЕ:

R-СН2-CH-COOH R-CH=СН-COOH + NH3

| Жирная кислота

NH2

ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ:

R-CH-COOH + 1/2O2 R-C-COOH + NH3

| || α-кетокислота

NH2 О

МЕХАНИЗМокислительного дезаминирования

ФМН-зависимая оксидаза - L-аминокислоты

ФАД-зависимая оксидаза - D-аминокислоты

1-я стадия:

R-CH-COOH + ФАД(ФМН) ФАДН(ФМНН) + R-C-COOH | ||

NH2 NH

2-я стадия: иминокислота

+ H2O R-C-COOH + NH3

|| α-кетокислота

О

МЕХАНИЗМокислительного дезаминирования

ФАДН (ФМНН) + О2 H2O2

каталаза H2O + 1/2 O2

Неокислительное дезаминирование:

- Гистидин уроканиновая к-та,

- Серин пируват,

- - Треонин α-кетобутират.

ТРАНСАМИНИРОВАНИЕ (ПЕРЕАМИНИРОВАНИЕ)

Межмолекулярный перенос аминогруппы (NH2) от аминокислоты на α-кетокислоту без

образования аммиака.

СУММАРНАЯ РЕАКЦИЯ:

глутамат + пируват аминотрансфераза

α-кетоглутарат + аланин

(кофермент - пиридоксаль-5-фосфат)

МЕХАНИЗМ ТРАНСАМИНИРОВАНИЯ

1-я стадия:

АК’ + АТ-ПИРИДОКСАЛЬФОСФАТ

α-кетокислота’ + АТ-пиридоксаминфосфат

2-я стадия:

АТ-пиридоксаминофосфат + α-кетокислота”

АК” + АТ-пиридоксальфасфат

НЕПРЯМОЕ ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ АК-ТРАНСДЕЗАМИНИРОВАНИЕ

ТОЛЬКО глутаминовая кислота способна к окислительному дезаминированию и образо-ванию аммиака в физиологических условиях,

ГЛУТАМАТДЕГИДРОГЕНАЗА -НАД(Ф)-зависимая - дезаминирование L-глутаминовой кислоты:

Глутамат Иминоглутамат α-кетоглутарат + NH3

ВСЕ аминокислоты имеют трансаминазы

МЕХАНИЗМТРАНСДЕЗАМИНИРОВАНИЕ

1-я стадия (трансаминирование):

АМИНОКИСЛОТА + α-кетоглутарат

α-КЕТОКИСЛОТА + глутамат

2-я стадия (дезаминирование):

Глутамат + НАД(Ф) + H2O

α-кетоглутарат + НАД(Ф)Н + NH3

ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ

α-Декарбоксилирование - процесс

отцепления от аминокислот СО2 с образованием БИОГЕННЫХ АМИНОВ:

– Триптофан триптамин,

– 5-окситриптофан серотонин,

– Фенилаланин ДОФА дофамин,

– Гистидин гистамин,

– Глутаминовая кислота ГАМК,

– Орнитин путресцин

СУДЬБА α-КЕТОКИСЛОТ

Синтетический путь метаболизма -восстановительное аминирование с образованием заменимых аминокислот,

Глюкогенный путь метаболизма -образование глюкозы,

Кетогенный путь метаболизма -образование жирных кислот и кетоновых тел,

Окислительный путь метаболизма -образование компонентов цикла Кребса

БИОСИНТЕЗзаменимых аминокислот

α-кетоглутарат глутамат, глутамин,

пролин

оксалоацетат аспартат, аспарагин

пируват аланин

3-фосфоглицерат серин,глицин,цистеин

фенилаланин тирозин

ПУТИ БИОСИНТЕЗА ЗАМЕНИМЫХ АМИНОКИСЛОТ

ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ АММИАКА

1. Биосинтез мочевины в печени (орнитиновый цикл мочевинообразования)

2. Связывание аммиака α-кетоглутаратом с

образованием глутаминовой кислоты,

3. Биосинтез глутамина и аспарагина,

4. Биосинтез аминокислот из α-кетокислот,

5. Образование аммонийных солей в почках, креатина, креатинина.

Биосинтез мочевины в печени

Связывание аммиака α-

кетоглутаратом

Биосинтез глутамина и аспарагина

Образование аммонийных солей в почках

аммиак используется для нейтрализации кислых продуктов и образования аммонийных солей:

NH4Cl, (NH4)2SO4

(экскретируются с мочой)

ОСТАТОЧНЫЙ АЗОТ

Небелковый азот плазмы крови:

– МОЧЕВИНА - 50%,

– АМИНОКИСЛОТЫ - 25%,

– Мочевая кислота - 5%,

– Креатин - 5%,

– Креатинин - 2,5%,

– Аммиак, индикан - 0.5%,

– Пектины, нуклеотиды, биллирубин - 12%

АЗОТЕМИЯ

АБСОЛЮТНАЯ:

– продукционная (за счет аминокислот -распад белка),

– ретенционная ( за счет мочевины -нарушение выделительной функции почек).

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ (обезвоживание организма)

ГЛИЦИН

Серин ГЛИЦИН Треонин

Глутатион

Креатин

Тканевые белки желчные кислоты

Глюкоза муравьиная кислота

Липиды гиппуровая кислота

Гем

Пурины (ДНК, РНК)

МЕТАБОЛИЗМ СЕРИНА И ГЛИЦИНА

МЕТИОНИН

Метионин + АТФ аденозилметионин

донор СН3 группы. СИНТЕЗ:

– Адреналина,

– Креатина, карнитина

– N-метилникотинамида

– Фосфатидилхолина,

– Мелатонина,

– Нуклеотидов,

МЕТАБОЛИЗМ МЕТИОНИНА

ЦИСТЕИН

- Третичная структура белков,

- Образование глутатиона,

- Активный центр ферментов,

- Восстановительные свойства,

- Окисляется в таурин (желчные кислоты),

- Синтез гепарина, гликолипидов,

- Синтез хондроитинсульфата,

- Входит в состав КоА

ФЕНИЛАЛАНИН, ТИРОЗИН

Синтез катехоламинов:

адреналин, норадреналин, дофамин

Синтез меланина

Синтез гормонов щитовидной железы

ТРИПТОФАН

Синтез серотонина

Синтез никотинамида (НАД)

МЕТАБОЛИЗМ ФЕНИЛАЛАНИНА, ТИРОЗИНА

ГЛУТАМИНОВАЯ КИСЛОТА

Синтез глутатиона

Образование глутамина

Биосинтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов

Синтез аминосахаров

Синтез фолиевой кислоты у человека

Реакции трансдезаминирования

МЕТАБОЛИЗМ ГЛУТАМИНОВОЙ КИСЛОТЫ

АСПАРАГИНОВАЯ КИСЛОТА

Орнитиновый цикл синтеза мочевины

Биосинтез углеводов

Биосинтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов

Синтез ацетиласпарагиновой кислоты в ткани мозга

Реакции трансдезаминирования

НАРУШЕНИЕ БЕЛКОВОГО ОБМЕНА

ГИПЕРАМИНОАЦИДЕМИЯ - увеличение АК

в крови (нарушен синтез мочевины, усилен распад белка)

ГИПЕРАМИНОАЦИДУРИЯ - увеличение АК в моче (нарушение дезаминированияи трансаминирования АК)

Патология печени, инфекции, опухоли, травмы, комы, гипертиреоз, избыток глюкокортикоидов - гиперкортицизм

НАРУШЕНИЕ ОБМЕНААМИНОКИСЛОТ

НАСЛЕДСТВЕННЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ:

– ЦИСТИНУРИЯ (Болезнь Хартнапа) –врожденный дефект переносчиков нейтральных аминокислот в кишечнике и почках.

– Накапливается избыток цистина, лизина, аргинина, орнитина (камни в почках)

НАРУШЕНИЕ ОБМЕНААМИНОКИСЛОТ

– ФЕНИЛКЕТОНУРИЯ - дефект фенилаланин-гидроксилазы.

– Развивается гиперфениналанинемия →

– фенилпируват, фенилацетат, фениллактат

– → токсическое действие на мозг →

– Нарушение умственного и физического

развития у детей (исключение

фениалаланина из пищи)

ФЕНИЛКЕТОНУРИЯ

НАРУШЕНИЕ ОБМЕНААМИНОКИСЛОТ

– АЛЬКАПТОНУРИЯ («черная моча»)

– - дефект диоксигеназы гомогентизиновойкислоты.

– АЛЬБИНИЗМ - дефект тирозиназы.

– Нарушается синтез пигментов меланинов.

– Отсутствие пигментации кожи и волос.

– Болезнь Паркинсона – недостаточность дофамина в мозге (снижение активности тирозингидроксилазы)

ЛИТЕРАТУРА

- Биологическия химия: учебник для студентов медицинских

вузов/ Т.Т.Березов, Б.Ф.Коровкин.- М.:Медицина, 2004.- 704с.

Биологическия химия: учебник для студентов медицинских вузов/ А.Я. Николаев.- М.:Мед.инф.агентство, 2007.- 568с.

Биохимия [ Электронный ресурс]:учебное пособие/ А.Д.Дмитриев, Е.Амбросьева.- М.:Дашков и К, 2009.- 166с.

Биологическая химия с упражнениями и задачами: учебник/ред. С.Е.Северин.- М.:ГЭОТАР-Медиа, 2013.- 624с.

Биохимия: учебник для вузов/ ред. С.Е.Северин.-М.:ГЭОТАР-Медиа, 2007.- 784с.