БЕЛКОВЫЙ ОБМЕН ЛЕКЦИЯ 2 Медико-профилактический факультет Лектор

БЕЛКОВЫЙ ОБМЕН ЛЕКЦИЯ – 2 Медико-профилактический факультет Лектор: Профессор В. И. Шарапов

АКТУАЛЬНОСТЬ n. В организме человека встречаются только 20 α-аминокислот, которые включаются в общие и специфические пути метаболизма в клетке. n Цель лекции – дать представление о метаболизме аминокислот в организме человека

ПЛАН ЛЕКЦИИ n 1. Общие пути обмена аминокислот. n 2. Обезвреживание аммиака в организме. n 3. Остаточный азот. Азотемия. n 4. Специфические пути обмена аминокислот

ОБЩИЕ ПУТИ ОБМЕНА АМИНОКИСЛОТ 1. ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ 2. ТРАНСАМИНИРОВАНИЕ (ПЕРЕАМИНИРОВАНИЕ) 3. ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ 4. ГИДРОКСИЛИРОВАНИЕ 5. МЕТИЛИРОВАНИЕ 6. АЦЕТИЛИРОВАНИЕ 7. АМИДИРОВАНИЕ и др.

ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ n Отщепление аминогруппы в виде NH 3 c образованием безазотистого остатка n ТИПЫ ДЕЗАМИРИНОВАНИЯ: – Восстановительное – Гидролитическое – Внутримолекулярное – Окислительное

ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ n ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ: R-CH-COOH + 2 H R-CH 2 -COOH + NH 3 | Жирная кислота NH 2 n ГИДРОЛИТИЧЕСКОЕ: n R-CH-COOH | NH 2 + H 2 O R-CH-COOH + NH 3 ОН Оксикислота

ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ (продолжение) n ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНОЕ: R-СН 2 -CH-COOH R-CH=СН-COOH + NH 3 | Жирная кислота NH 2 n ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ: R-CH-COOH + 1/2 O 2 R-C-COOH + NH 3 | NH 2 || О α-кетокислота

МЕХАНИЗМ окислительного дезаминирования ФМН-зависимая оксидаза - L-аминокислоты n ФАД-зависимая оксидаза - D-аминокислоты 1 -я стадия: R-CH-COOH + ФАД(ФМН) ФАДН(ФМНН) + R-C-COOH | || NH 2 -я стадия: иминокислота + H 2 O R-C-COOH + NH 3 || α-кетокислота О n

МЕХАНИЗМ окислительного дезаминирования ФАДН (ФМНН) + О 2 H 2 O 2 каталаза H 2 O + 1/2 O 2

ТРАНСАМИНИРОВАНИЕ (ПЕРЕАМИНИРОВАНИЕ) n Межмолекулярный перенос аминогруппы (NH 2) от аминокислоты на α-кетокислоту без образования аммиака. n 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 АКТРАНСДЕЗАМИНИРОВАНИЕ n n ТОЛЬКО глутаминовая кислота способна к окислительному дезаминированию и образованию аммиака в физиологических условиях, ГЛУТАМАТДЕГИДРОГЕНАЗА -НАД(Ф)-зависимая - дезаминирование L-глутаминовой кислоты: Глутамат Иминоглутамат α-кетоглутарат + NH 3 Иминоглутамат n ВСЕ аминокислоты имеют трансаминазы

МЕХАНИЗМ ТРАНСДЕЗАМИНИРОВАНИЕ 1 -я стадия (трансаминирование): АМИНОКИСЛОТА + α-кетоглутарат α-КЕТОКИСЛОТА + глутамат 2 -я стадия (дезаминирование): Глутамат + НАД(Ф) + H 2 O α-кетоглутарат + НАД(Ф)Н + NH 3

ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ n α-Декарбоксилирование - процесс отцепления от аминокислот СО 2 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, n Глюкогенный путь метаболизма образование глюкозы, n Кетогенный путь метаболизма образование жирных кислот и кетоновых тел, n Окислительный путь метаболизма образование компонентов цикла Кребса n

БИОСИНТЕЗ заменимых аминокислот глутамат, глутамин, пролин n оксалоацетат аспартат, аспарагин n пируват аланин n 3 -фосфоглицерат серин, глицин, цистеин n фенилаланин тирозин n α-кетоглутарат

ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ АММИАКА n Биосинтез мочевины в печени (орнитиновый цикл мочевинообразования) n Связывание аммиака α-кетоглутаратом с образованием глутаминовой кислоты, n Биосинтез глутамина и аспарагина, n Биосинтез аминокислот из α-кетокислот, n Образование аммонийных солей в почках, креатина, креатинина.

ОСТАТОЧНЫЙ АЗОТ n Небелковый азот плазмы крови: – МОЧЕВИНА - 50%, – АМИНОКИСЛОТЫ - 25%, – Мочевая кислота - 5%, – Креатинин - 2, 5%, – Аммиак, индикан - 0. 5%, – Пектины, нуклеотиды, биллирубин - 12%

АЗОТЕМИЯ n АБСОЛЮТНАЯ: – продукционная (за счет аминокислот распад белка), – ретенционная ( за счет мочевины нарушение выделительной функции почек). n ОТНОСИТЕЛЬНАЯ организма) (обезвоживание

ГЛИЦИН Серин ГЛИЦИН Треонин глутатион креатин тканевые белки глюкоза липиды гем пурины (ДНК, РНК) желчные кислоты муравьиная кислота гиппуровая кислота

МЕТИОНИН + АТФ аденозилметионин n донор СН 3 группы. СИНТЕЗ: n Метионин – Адреналина, – Креатина, карнитина – N-метилникотинамида – Фосфатидилхолина, – Мелатонина, – Нуклеотидов,

ЦИСТЕИН - Третичная структура белков, - Образование глутатиона, - Активный центр ферментов, - Восстановительные свойства, - Окисляется в таурин (желчные кислоты), - Синтез гепарина, гликолипидов, - Синтез хондроитинсульфата, - Входит в состав Ко. А

ФЕНИЛАЛАНИН, ТИРОЗИН n Синтез катехоламинов: адреналин, норадреналин, дофамин n Синтез меланина n Синтез гормонов щитовидной железы ТРИПТОФАН n Синтез серотонина n Синтез никотинамида (НАД)

ГЛУТАМИНОВАЯ КИСЛОТА n Синтез глутатиона n Образование глутамина n Биосинтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов n Синтез аминосахаров n Синтез фолиевой кислоты у человека n Реакции трансдезаминирования

АСПАРАГИНОВАЯ КИСЛОТА n Орнитиновый цикл синтеза мочевины n Биосинтез углеводов n Биосинтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов n Синтез ацетиласпарагиновой кислоты в ткани мозга n Реакции трансдезаминирования

НАРУШЕНИЕ БЕЛКОВОГО ОБМЕНА n ГИПЕРАМИНОАЦИДЕМИЯ - увеличение АК в крови (нарушен синтез мочевины, усилен распад белка) n ГИПЕРАМИНОАЦИДУРИЯ - увеличение АК в моче (нарушение дезаминирования и трансаминирования АК) n Патология печени, инфекции, опухоли, травмы, комы, гипертиреоз, избыток глюкокортикоидов - гиперкортицизм

НАРУШЕНИЕ ОБМЕНА АМИНОКИСЛОТ n НАСЛЕДСТВЕННЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ: – ЦИСТИНУРИЯ (Болезнь Хартнапа) – врожденный дефект переносчиков нейтральных аминокислот в кишечнике и почках. – Накапливается избыток цистина, лизина, аргинина, орнитина (камни в почках)

НАРУШЕНИЕ ОБМЕНА АМИНОКИСЛОТ – ФЕНИЛКЕТОНУРИЯ - дефект фенилаланингидроксилазы. – Развивается гиперфениналанинемия → – фенилпируват, фенилацетат, фениллактат – → токсическое действие на мозг → – Нарушение умственного и физического развития у детей (исключение фениалаланина из пищи)

НАРУШЕНИЕ ОБМЕНА АМИНОКИСЛОТ – АЛЬКАПТОНУРИЯ ( «черная моча» ) – - дефект диоксигеназы гомогентизиновой кислоты. – АЛЬБИНИЗМ - дефект тирозиназы. – Нарушается синтез пигментов меланинов. – Отсутствие пигментации кожи и волос. – Болезнь Паркинсона – недостаточность дофамина в мозге (снижение активности тирозингидроксилазы)

ЛИТЕРАТУРА - Биохимия: учебник под редакцией Е. С. Северина. М. : ГЭОТАР-медиа. - 2005. - 779 с. - Берёзов Т. Т. , Коровкин Б. Ф. Биологическая химия: Учебник. -3 -е изд. -М. : Медицина, 2004. - 704 с. - Николаев А. Я. Биологическая химия. -М. : ООО «Мед. информ. агентство» , 2001. - 496 с. - Ленинджер А. Основы биохимии / В 3 -х томах. - М. : Мир, 1985. - Страйер Л. Биохимия / В 3 -х томах. - М. : Мир, 1985. - Марри Р. , Греннер Д. . Мейес П. , Родуэлл В. Биохимия человека: В 2 -х томах. Пер. с англ. : Мир, 1993. 415 с. - Бышевский А. Ш. , Терсенов О. А. Биохимия для врача. -Екатеринбург: издательско-полиграфическое предприятие «Уральский рабочий» , 1994.