5) Пиридоксин, его роль в регуляции белкового обмена, переаминирование(механизм р-ии и роль в метаболизме)
Вит- В6 (пиридоксин) явл производным 3-оксипиридина, в частности 2-метил-3-окси-4,5-диоксиме-тилпиридином. Термином «вит- В6», по рекомендациям М/ународной комиссии по номенклатуре биохимии, обознач все три производных 3-оксипиридина, обладающих одинаковой вит-ной активностью: пиридоксин (пиридоксол), пиридоксаль и пиридоксамин:
Как видно, производные 3-оксипиридина отличаются друг от друга природой замещающей группы в положении 4 пиридинового ядра. Вит- В6 хорошо растворим в воде и этаноле. Водные растворы весьма устойчивы по отношению к к-там и щелочам, однако они чувствительны к влиянию света в нейтральной зоне рН среды.
Недостаточность вит-а В6 наиболее подробно изучена на крысах, у к-рых самым хар-рным признаком явл акродиния, или специфический дерматит с преимущественным поражением кожи лапок, хвоста, носа и ушей. Отмечаются повышенное шелушение кожи, выпадение шерсти, изъязвление кожи конечностей, заканчивающееся гангреной пальцев. Эти явления не поддаются лечению вит-ом РР, но быстро проходят при введении пиридоксина. При более глубоком авит-озе В6 у собак, свиней, крыс и кур отмечаются эпилептиформные припадки с дегенеративными изменениями в ЦНС.
У человека недостаточность вит-а В6 встречается реже, хотя нек-рые пеллагроподобные дерматиты, не поддающиеся лечению никотиновой к-той, легко проходят при введении пиридоксина. У детей грудного возраста описаны дерматиты, поражения нервной системы (включая эпилептиформные припадки), обусловленные недостаточным содержанием пиридоксина в искусственной пище. Недостаточность пиридоксина часто наблюдается у больных туберкулезом, к-рым с лечебной целью вводят изоникотинилгидразид (изониазид), оказавшийся, как и дезокси-пиридоксин, антагонистом вит-а В6.
Биологическая роль. Оказалось, что, хотя все три производных 3-окси-пиридина наделены вит-ными св-вами, коф-тные функции выполняют только фосфорилированные производные пиридоксаля и пиридоксамина.
Фосфорилирование пиридоксаля и пиридоксамина явл ф-тативной р-цией, протекающей при участии специфических киназ. Синтез пиридоксальфосфата, например, катализирует пиридоксалькиназа, к-рая наиболее активна в ткани мозга. Эту р-цию можно представить следующим ур-нием:
Доказано, что в животных тканях происходят взаимопревращения пиридоксальфосфата и пиридоксаминфосфата, в частности в р-циях трансаминирования и декарбоксилирования АМК.
Известно более 20 пиридоксалевых ф-тов, кат-ющих ключевые р-ции азотистого метаболизма во всех живых орг-мах. Так доказано, что пиридоксальфосфат явл простетической группой аминотранс-фераз, кат-ющих обратимый перенос аминогруппы (NH2-группы) от АМК на α-кеток-ту, и декарбоксилаз АМК, осуществляющих необратимое отщепление СО2 от карбоксильной группы АМК с обр-нием биогенных аминов. Установлена кофер-ментная роль пиридоксальфосфата в ф-тативных р-циях неокислительного дезаминирования серина и треонина, окисления триптофана, кинуренина, превращения серосодержащих АМК, взаимопревращения серина и глицина, а также в синтезе δ-аминолевулиновой к-ты, являющ предшественником мол-лы гема гемоглобина, и др.
Пиридоксин относится к вит-ам, коф-тная роль к-рых изучена наиболее подробно. В последние годы число вновь открытых пиридокса-левых ф-тов быстро увеличивалось. Так, для действия гликогенфос-форилазы существенной оказалась фосфорильная, а не альдегидная группа пиридоксальфосфата. Вследствие широкого участия пиридоксальфосфата в процессах обмена при недостаточности вит-а В6 отмечаются разнообразные нарушения метаболизма АМК.
Распространение в природе и суточная потребность. Вит- В6 широко распространен в продуктах растительного и животного происхождения. Основными источниками вит-а В6 для человека служат хлеб, горох, фасоль, картофель, мясо, почки, печень и др. Во многих продуктах животного происхождения пиридоксин химически связан с белком, но в пищеварительном тракте под действием ф-тов он легко освобождается. Суточная потребность в пиридоксине для человека точно не установлена, поскольку он синтезируется микрофлорой кишечника в количествах, частично покрывающих потребности в нем орг-ма. Косвенные расчеты показывают, что взрослый человек должен получать в сутки около 2 мг вит-а В6
ПЕРЕАМИНИРОВАНИЕ (трансаминирование), обратимый перенос аминогруппы из мол-лы одного орг. соед. в мол-лу другого. Наиб. роль переаминирование играет в биохимии в процессах метаболизма азотистых оснований в тканях животных и растений. Заключается в переносе аминогруппы от мол-лы -АМКы в мол-лу -кеток-ты, как правило с участием ф-тов - аминотрансфераз (трансаминаз), напр. по р-ции:
В жив орг-мах на р-циях такого типа основ-тся синтез и диссимиляция АМК.
Аминотрансферазы (более 50 разновидностей) содержат в качестве кофсрмента производные вит-а В6-пири-доксаль-5'-фосфат (ф-ла I) и пиридоксамин-5'-фосфат (II). В основе каталитич. активности пиридоксаль-5'-фосфата лежит способность его формильной группы образовывать с АМКами шиффовы основания, легко гидролизующиеся до пиридоксамин-5'-фосфата и -кеток-ты. Общая схема переаминирования с участием этих ф-тов представляет собой сумму двух полур-ций:
Нарушение нормального течения переаминирования в орг-ме наблюдается при патологич. состояниях, напр. при инфаркте миокарда, заболеваниях печени. Контроль конц-ции аминотрансфераз используется в этих случаях как ср-во диагностики. Переаминирование в орг-ме подавляется противотуберкулезными лек. ср-вами (изониазидом, циклосерином и др.), а также при В6-авит-озе.
Переаминирование АМК может происходить и вне клетки в присут. пиридоксаль-5'-фосфата, однако скорость р-ции в 106 раз меньше. Специфичность действия определяется пространств, стр-рой субстрата, положением ионогенных групп белка, осуществляющих к-тно-основной катализ, и геометрией связывания субстрата.
К переаминированию относят также превращ. -кеток-ты в -амино-к-ту при нагр. с др. АМКой в водном р-ре (р-ция Хербста - Энгеля):
6) коф-тная система, содержащая тиамин (что, как, зачем)
Экспериментально доказано, что вит- B1в форме ТПФ (активная форма – тиаминпирофосфат) явл составной часть минимум 5 ф-тов, участвующих в промежуточном обмене в-в. ТПФ входит в состав двух сложных ф-тных систем – пируват - и α - кетоглутарат дегидрогеназных комплексов, кат-ющих окислительное декарбоксилирование пировиноградной и α-кетоглутаровой к-т. В составе транскетолазы ТПФ участвует в переносе гликоальдегидного радикала от кетосахаров на альдосахара (см. главу 10). ТПФ явл коф-том пируватдекар-боксилазы клеток дрожжей (при алкогольной ф-тации) и дегидро-геназы γ-оксикетоглутаровой к-ты.
Приведенными примерами, вероятнее всего, не ограничиваются биологические функции тиамина. В частности, ТПФ участвует в окислительном декарбоксилировании глиоксиловой к-ты и α-кеток-т, образующихся при распаде АМК с разветвленной боковой цепью; в растениях ТПФ явл эссенциальным кофактором при синтезе валина и лейцина в составе ф-та ацетолактатсинтетазы.
Билет 21
1. строение матричной РНК+все св-ва
Стр-ние мРНК облад высокой специфичностью. Мол-лярные размеры мРНК сильно варьируют - от сотен оснований до нескольких сотен тыс осн. Третичн стр-ры мРНК индивидуальны, хар-ются разнообразием и высоким содержанием биспиральных шпилек и петель. Основное назначение мРНК – переписывание ген инф-ции о первич стр-ре кодируемых белков с ДНК и участие в качестве матрицы в рибосомальном биосинтезе белков и пептидов. Время жизни мРНК в клетках эукариот может достигать нескольких дней и даже недель. Т.об., такие долгоживущие мРНК используются многократно для синтеза белков. Есть принципиальные отличия в строении мРНК прокариотов и эукариотов. Гл.об. они заключ в том, что ЭК мРНК моно-, а ПК-ая мРНК полицистронная. Кроме этого в мРНК велика доля некодирующих участков, которые выполняют вспомогательные функции в реакциях созревания и деградации мРНК, взаимодействия с рибосомой, в процессе биосинтеза белка - 7-метил-гуанозиновый “кэп” на 5’-конце мРНК, своеобразный хвост поли-(А) размером 50-400 оснований на 3’-конце мРНК. К ним можно добавить инициирующий кодон АУГ и терминирующие кодоны УГА или УАА. Принципиально отличаются и молекулярные механизмы формирования зрелых молекул мРНК. Дело в том, что в отличие от прокариотов гены эукариотов мозаичны, т.е. содержат кодирующие (экзоны) и некодирующие (интроны) участки. В связи с этим, к эукариотических клетках функционирует специальный биохимический механизм, который распознает некодирующие участки в первичном продукте транскрипции гена, чрезвычайно точно вырезает такие некодирующие участки, а кодирующие последовательности сшивает в единый линейный полинуклеотид – зрелую мРНК.
В исключительных случаях РНК может использоваться, как форма хранения генетического материала. Это явление характерно для РНК-содержащих вирусов. План и программа развития таких вирусов включает функционирование специального фермента -обратной транскриптазы, которая синтезирует ДНК на матрице РНК. Обратная транскриптаза используется для синтеза кодирующей ДНК (кДНК) на основе мРНК, т.е. по существу позволяет синтезировать гены, фрагменты генов для последующего конструирования рекомбинантных ДНК или секвенирования.
Отличит особ-сти стр-ры РНК: мол-лы РНК одноцепочечные, их размеры меньше; в сост входят азотистые осн А, У, Г, Ц и моносахарид 2-дезокси-D-рибофураноза, а также разнообр минорные (неканонические) азотистые основания. Для РНК характерна особая локализация и функциональная роль в жизни клеток, отличная от функций ДНК.