Цитруллин Орнитин Pi 2 Орнитинкарбамоилтранфераза Биосинтез мочевины —

Цитруллин Орнитин Pi 2 Орнитинкарбамоилтранфераза Биосинтез мочевины - орнитиновый цикл 1 Карбамоилфоcфат – синтетаза I CO2 NH3 2АТФ 2Pi + 2АДФ H2O NH2 C=O Карбамоилфоcфат Печень Митохондрия (матрикс)

NH2 C=O NH2 Аргиназа H2O Аргинин Кровь Почки Аргининсукцинатлиаза РP + АДФ АТФ NH2 Аспартат Аргинино- сукцинат- синтетаза Аргининосукцинат Фумарат ЦТК 3 5 4 Мочевина Биосинтез мочевины - орнитиновый цикл

К развитию гипераммониемии (повышение содержания аммиака в крови) приводят генетические дефекты ферментов орнитинового цикла и заболевания печени (гепатит, цирроз). Известны наследственные заболевания, обусловленные дефектом одного из 5 ферментов орнитинового цикла: Гипераммониемия I и II типа (карбамоилфоcфат–синтетаза (1), орнитинкарбамоилтранфераза (2)) Цитруллинемия (аргинино-сукцинатсинтетаза (3)) Аргиносукцинатурия (аргининсукцинатлиаза (4)) Гипераргининемия (аргиназа (5))

При увеличении концентрации аммиака в 8 – 10 раз (до 0,6 ммоль/л) проявляется его токсическое действие. Наблюдаются: Головокружение; Тошнота; Рвота; Судорожные припадки с потерей сознания. Наследственные формы гипераммониемии приводят к отставанию в умственном развитии детей

Снижение обезвреживания NH4+ приводит к сдвигу рН крови в щелочную сторону (алкалозу), который отрицательно сказывается на транспорте О2 в ткани гемоглобином, в результате чего возникают гипоксия, приводящая к гипоэнергетическому состоянию тканей, прежде всего головного мозга. Накопление аммиака в тканях снижает количество α-кетоглутарата, связывающего его избыток путем превращения в глутамат, что угнетает трансаминирование и ЦТК (усиление гипоэнергетического состояния тканей)

Накопление NH4+ в нервной ткани усиливает синтез глутамина из глутамата, что приводит к снижению содержания последнего, а это подавляет синтез основного тормозного медиатора γ-аминомасляной кислоты (ГАМК). Токсичность аммиака ГАМК + СО2 Глутамат В результате происходит повышение нервно-мышечной возбудимости и возникают судороги.

Судорожные припадки могут быть также следст-вием подавления работы Na+, K+-АТФаз, нарушения трансмембранного переноса ионов Na+ и K+ и про-ведения нервных импульсов. Для снижения концентрации аммиака в крови и облегчения состояния больных рекомендуется мало-белковая диета и введение метаболитов орнитино-вого цикла (аргинин, цитруллин, глутамат). Токсичность аммиака

ПУТИ ОБМЕНА ОТДЕЛЬНЫХ АМИНОКИСЛОТ Кафедра биологической химии

Гликогенные аминокислоты образуют промежуточные продукты ОПК (пируват, α-кетоглутарат, сукцинил-КоА, фумарат, оксалоацетат), идущие процессе глюконеогенеза на синтез глюкозы Кетогенные аминокислоты (Лиз, Лей) превращаются в ацетил-КоА из которого могут синтезироваться кетоновые тела Гликокетогенные аминокислоты распадаются на два продукта – метаболит ОПК и ацетил-КоА (Иле) или ацетоацетат (Три, Фен, Тир), которые могут использоваться для синтеза как глюкозы, так и кетоновых тел

Серин, глицин (заменимые, гликогенные) - синтез СН2ОРО3Н2 С = О СООН НАД Глюкоза 3-фосфоглицерат НАДН+ 3-фосфопируват Глутамат α -кетоглутарат СН2ОРО3Н2 НС – NH2 СООН 3-фосфосерин H2О Н3РО4 СН2ОН НС – NH2 СООН Серин NН2 СH2 СООН Н4-фолат Метилен-Н4-фолат Глицин

Биологическая роль глицина Глицин Белки Гем Серин, орнитин Нейромедиаторная функция (тормозной медиатор) Обезвреживающая функция Парные желчные кислоты Креатинфосфат Пуриновые основания

СOOH CH2 CH2 CO – SKoA Сукцинил-КоА Глицин участвует в образовании гема + NH2 CH2 COOH Глицин σ-аминолеву- линовая к-та σ-аминолевули- натсинтаза HS-KoA ПФ CO2 Гем Цитохромы Гемоглобин Эритроцит Каталаза

Синтез креатина 1. В почках образуется гуанидинацетат: Аргинин Глицин Орнитин Гуаниди-нацетат + + Глицинамиди-нотрансфераза

2. Гунидинацетат с кровотоком поступает в печень, где образуется креатин Гуанидинацетат- метилтрансфераза

Креатин Креатинфосфат 3. Мышцы и мозг – образование креатинфосфата АТФ Креатинкиназа АДФ

Биологическая роль креатинфосфата Цитозоль Биологическая работа АДФ АТФ Крф Кр Крф Кр АТФ АДФ АТФ АДФ Транс-локаза Митохондрия Наружная мембрана Внутренняя мембрана Матрикс Крф – менее полярен, поэтому легче проникает в цитоплазму, чем АТФ

Креатин Креатинфосфат АТФ Креатинкиназа АДФ Креатинин H2О Кровь Почки Экскреция-1-2 г/сут снижается выделение при голодании, острых инфекциях, сахарном диабете, гипертиреозе 4. Катаболизм креатина и креатинфосфата Pi

Синтез пуриновых оснований N N N Гли 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Использование глицина и серина для синтеза пуринов С С С С С N N N NH СО2 Серин Серин Асп Глн Глицин

Серин Ацетилхолин Белки Фосфолипиды (фосфатдилсерины, сфингомиелины) Пуриновые основания Пиримидиновые основания Цистеин Регенерация метионина Глицин Биологическая роль серина

Биологическая роль одноуглеродных групп серина H2C HО CH NH2 COOH Серин CH NH2 COOH Глицин СО2 NH3 + NAD+ NADH+H+ H2О H4-фолат H4-фолат -CH3-H4-фолат Метил-Н4-фолат -CH2-H4-фолат Метилен-Н4-фолат =CH-H4-фолат Метенил-Н4-фолат -CHО-H4-фолат Формил-Н4-фолат Пиримидиновые нуклеотиды Пуриновые нуклеотиды Пуриновые нуклеотиды Регенерация метионина

Участие в синтезе пуриновых оснований N N H N N метенил Н4 – фолат формил Н4 – фолат 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Участие в синтезе пиримидиновых оснований

Участие в синтезе ацетилхолина Серин СО2 Этаноламин Холин CH3 Ацетил-КоА Ацетилхолин HS-KoA

Биологическая роль серосодержащих аминокислот (мет –гликогенная, незаменимая, цис- гликогенная, условнозаменимая) Мет Источник ( – СН3) Цис Белки Мет-тРНК мет (инициация, трансляция) III – IV структура белка ( S – S) 2. Активные центра фермента ФАФС (фосфоаденозил- фосфосульфат) Глутатион (трипептид – антиок-сидантное действие) Таурин

Цистеин - синтез таурина, активной формы серной кислоты Н2С – SH НС – NH2 СООН Цистеин О2 Н2С – SО2H НС – NH2 СООН Цистеинсульфоновая кислота ФАФС Фосфоаденозилфосфосульфат (активная форма серной кислота - обезвреживание продуктов гниения аминокислот, лекарственных препаратов и др.) Н2С – SО3H Н2С – NH2 Таурин (для синтеза парных желчных кислот, медиатор нервной системы)

Метилен-Н4-фолат Метаболизм метионина Метил-Н4-фолат Н4-фолат Серин Глицин В12 В12(СН3) Метионин Гомоцистеин Гомосерин Серин Цистеин ПФ SAГ Аденозин SAМ -СН3 Синтез: адреналина, холина, креатина, карнитина и др. Обезвреживание: токсических метаболитов и лекарственных веществ

Метионин S НC COOH NH2 СH3 (CH2)2 +S НC COOH NH2 (CH2)2 СH3 H2C H O H OH H HO H Аденин S-аденозилметионин (SAM) АТФ PPi+Pi Метионинаденозил- трансфераза Образование S-аденозилметионина

Биологическая роль метильной группы метионина Метионин SAM Адренали Мелатонин Холин Креатин Тимин Обезвреживание веществ в печени Карнитин Ацетилхолин Фофатидилхолин (лецитин)

+ цистатионинсинтаза B6 H2O цистатионинлиаза Метионин участвует в синтезе цистеина цистатионин гомосерин B6 1 2 метионин S НC COOH NH2 СH3 (CH2)2 S Н НC COOH NH2 (CH2)2 + НC COOH NH2 НО CH2 гомоцистеин серин S НC COOH NH2 CH2 НC COOH NH2 CH2 H2C ОН НC COOH NH2 CH2 CH2 цистеин SAM CH3 H2O

Врожденные нарушения обмена мет и цис Гомоцис- теин Гомоцистин Цистоти- онин В6 Цистоти- онин В6 Цис Гомо- серин

Обмен дикарбоновых аминокислот (глу, асп – заменимые, гликогенные)

Глутамин является возбудительным медиатором, в процессе метаболизма превращается в тормозные нейромедиаторы ГОМК глутамат- декарбоксилаза ГЛУ NH2 ГАМК Янтарный полуальдегид

Биологическая роль γ-аминомасляной кислоты (ГАМК) ГАМК – увеличивает проницаемость постсинаптических мембран для ионов К+, что вызывает торможение нервного испульса; Повышает дыхательную активность нервной ткани; Улучшает кровоснабжение головного мозга.

Использование глн для синтеза пуриновых оснований С С С С С N N N NH Глн

Глутамат-декарбоксилаза – СО2 NH2 γ – аминомас- ляная к-та Янтарный полуальдегид ГАМК γ – оксимас- ляная к-та ГОМК Тормозные нейромедиаторы Биологическая роль ГЛУ

Биологическая роль ГЛУ + NH3 + АТФ Глутаматсинтаза АТФ + Фн Глу

АСП – для синтеза α-ала, β-ала (КоА, дипептды мышечной ткани – карнозин, ансерин)

Использование асп для синтеза пуриновых оснований С С С С С N N N NH Асп

Асп – основа для синтеза пиримидиновых оснований

1. Используется в синтезе креатина, который в виде креатинфосфата способен служить источником энергии для работы мышц человека и млекопитающих. 2. В мышцах беспозвоночных аргининосукцинат выполняет энергетическую функцию. 3. Служит предшественником орнитина. 4. Является источником NO в организме. Биологическая роль аргинина (гликогенная, частично заменимая)

Биосинтез и биологическая роль оксида азота