Вопросы и задачи

1. От каких факторов зависит реализация биологического эффекта гормонов?

2. Охарактеризуйте механизм действия стероидных и пептидных гормонов.

3. Что такое вторичные посредники и какие из них вам известны?

4. Назовите основные эффекты повышения концентрации цАМФ?

5. Какое действие будет оказывать тироксин на клетки в присутсвии ингибиторов транскрипции или трансляции?

Рекомендуемая литература

1. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: Учебник.– М.: Медицина, 1998. – 704 с.

2. Жеребцов Н.А., Попова Т.Н., Артюхов В.Г. Биохимия.– Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. ун-та, 2002. – 696 с.

3. Камилов Ф.Х., Давлетов Э.Г. Биохимия гормонов и механизм гормональной регуляции обмена веществ. – Уфа: Гилем,1998. – 268 с.

4. Киршенблат Я.Б. Общая эндокринология: Учеб. пособие для ун-тов.– М.: Высшая школа, 1971. – 384 с.

5. Комов В.П. Биохимия. – М.: Дрофа, 2004. – 640 с.

6. Красильникова Л.А., Авксентьева О.А., Жмурков В.В., Садовниченко Ю.А. Биохимия растений / Под ред. Л.А. Красильниковой – Ростов н/Д.: «Феникс»; Харьков: Торсинг, 2004. – 224 с.

7. Филлипович Ю.Б. Основы биохимии: Учебник для хим. и биол. спец. ун-тов и ин-тов.– М.: Изд-во «Агар», 1999. – 512 с.

8. Чиркин А.А. Практикум по биохимии: Учеб. пособие. – Мн.: Новое издание, 2002. – 512 с.

9. Эллиот В. Биохимия и молекулярная биология / В.Эллиот, Д. Эллиот; Под ред. А.И. Арчакова, М.П. Кирпичникова, А.Е. Медведева, В.П. Скулачева. – Пер. с англ. О.В. Добрыниной, И.С. Севериной, Е.Д. Скоцеляс и др. – М.: МАИК «Наука / Интерпериодика», 2002. – 446 с.

Часть II. Обмен веществ и энергии в организме

Глава 9. Обмен нуклеиновых кислот

В организме человека и животных переваривание нуклеопротеидов и всасывание продуктов их распада осуществляется в пищеварительном тракте. Под влиянием ферментов желудка и соляной кислоты от нуклеопротеинов отщепляется белковая часть с освобождением нуклеиновых кислот. Полипептиды подвергаются гидролитическому расщеплению до свободных аминокислот. В тонком кишечнике нуклеиновые кислоты под влиянием нуклеаз панкреатического сока и фосфоэстераз кишечника гидролизуются до мононуклеотидов. Затем под влиянием фосфотаз кишечника происходит гидролиз мононуклеотидов до свободных нуклеозидов и фосфорной кислоты. Всасываются преимущественно нуклеозиды, и в таком виде часть азотистых оснований может быть использована для синтеза нуклеиновых кислот организма.

Синтез нуклеиновых кислот определяется скоростью синтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов; синтез последних зависит от наличия всех трех составляющих из трех компонентов. Источником рибозы и дезоксирибозы служат продукты превращения глюкозы в пентозофосфатном цикле. Фосфорная кислота поступает с пищей. Биосинтез нуклеиновых кислот начинается с синтеза азотистых оснований.

9.1. Синтез пуриновых нуклеотидов.

Пуриновые основания, образующиеся в процессе переваривания нуклеиновых кислот в кишечнике, практически не используются, поэтому их синтез осуществляется из низкомолекулярных предшественников, продуктов обмена углеводов и белков.

Пуриновый цикл собирается постепенно путем присоединения необходимых фрагментов к рибозо-5-фосфату. Рибозо-5-фосфат при участии АТФ и пирофосфокиназы превращается в 5-фосфорибозил-1-пирофосфат (ФРПФ).

Затем осуществляется 9 последовательных реакций, завершающися сборкой первого нуклеотида – инозиновой кислоты (ИМФ) с гипоксантином в качестве основания. ИМФ является предшественником пуриновых нуклеотидов.

ФРПФ взаимодействует с глутамином, являющимся донором NH₂-группы, в результате чего образуется -5-фосфорибозил-амин. На следующей стадии присоединяется вся молекула глицина к свободной NH₂-группе -5-фосфорибозил-амина с образованием глицинамидрибонуклеотида. Затем цепь удлиняется за счет присоединения формильной группы из N⁵, N¹⁰-метил-ТГФК (ТГФК – тетрагидрофолиевая кислота) с образованием формилглицинамидрибонуклеотида. На формильную группу формилглицинамидрибонуклеотида переносится далее амидная группа глутамина и синтезируется формилглицинамидинрибонуклеотид. На следующей стадии замыкается пятичленное имидазольное кольцо и образуется 5-аминоимидазолри­бонуклеотид, который способен акцептировать СО₂ с образованием рибонуклеотида 5-аминоимидазол-4-карбоновой кислоты. В последующем двухступенчатом процессе, в котором участвуют аспарагиновая кислота и АТФ, образуется 5-аминоимидазол-4 карбоксамидрибонуклеотид и освобождается фумаровая кислота. В этих реакциях азот аспарагиновой кислоты включается в 1-е положение будущего пуринового ядра. Последний углеродный атом пиримидинового остатка кольца пурина вводится в виде формильного остатка (источник N¹⁰-метил-ТГФК), который присоединяется к 5-NH₂-группе. После этого отщепляется молекула воды и второе кольцо замыкается. В результате образуется первый пуриновый нуклеотид – ИМФ. АМФ и ГМФ образуются из ИМФ.

В реакциях участвуют по два фермента. Образование ГМФ из ИМФ катализирует ИМФ-дегидрогеназа и ГМФ-синтеза, а образование АМФ из того же предшественника катализируется последовательным действием аденилосукцинасинтетазы и аденилосукцинат-лиазы.

В синтезе АМФ из ИМФ специфическое участие принимают аспарагиновая кислота, являющаяся донором NH₂-группы, и ГТФ в качестве источника энергии; промежуточным продуктом реакции является аденилоянтарная кислота. Биосинтез ГМФ, напротив, начинается с денидрогеназной реакции ИМФ с образованием ксантозиловой кислоты.

Превращение АМФ и ГМФ в соответствующие нуклеозидди- и нуклеозидтрифосфаты также протекает в 2 стадии при участии специфических нуклеозидмонофосфат- и нуклеозиддифосфаткиназ:

ГМФ + АТФ ГДФ + АДФ

ГДФ + АТФ ГТФ + АДФ

Пуриновые основания у млекопитающих активно синтезируются в печени. Клетки головного мозга, эритроциты, нейтрофилы особенно зависят от поступления пуринов. Синтез нуклеотидов, используя готовые пуриновые основания, осуществляется только в эмбриональной, регенерирующей, опухолевой ткани. Все ферменты синтеза и распада пуриновых нуклеотидов находятся в цитозоле клеток.

Синтез пуриновых нуклеотидов тормозится по принципу обратной связи, т.е. ингибированием первой стадии переноса аминогруппы глутамина на ФРПФ. Фермент, катализирующий эту стадию, является аллостерическим регуляторным ферментом. Особенность механизма регуляции заключается в том, что избыток ГМФ в клетках оказывает аллостерическое торможение только на свой собственный синтез, не влияя на синтез АМФ, и, наоборот, накопление АМФ подавляет свой синтез, не ингибируя синтеза ГМФ.