Добавил:

123456789t Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Одесский национальный медицинский университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Біологічна та біоорганічна хімія_Мардашко О.О._ изд. 2008-342 с._ОНМедУ-2012

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

27.02.2020

Размер:

43.71 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1617 / 3117 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 > Следующая >>>

дозі з утворенням амонійних солей (NH +H+ →

3. Синтез аргініносукцинату з цитруліну й

аспарагінової кислоти. Реакцію каталізує аргі-

NH +), захищаючи тим самим організм від втра-

нінсукцинатсинтетаза. У реакції витрачається

ти з сечею іонів Nа+, які у противному разі ви-

користовувалися б для підтримки фізіологічного

енергія однієї молекули АТФ, але двох макроер-

рівня рН крові й сечі при ацидозі.

гічних зв’язків. Слід зазначити, що аміногрупа

аспарагінової кислоти є джерелом другого ато-

Біосинтез сечовини

ма азоту в молекулі сечовини (перший атом азо-

ту — від NH ).

Основним механізмом знешкодження NH3 в

4. Розпад3

аргінінбурштинової кислоти на

організмі є біосинтез сечовини, який відбуваєть-

аргінін і фумарову кислоту під впливом фермен-

ся в печінці й складається з кількох етапів, які ра-

ту аргінінсукцинатліази.

зом становлять орнітиновий цикл сечовиноутво-

рення Кребса:

1. Синтез карбамоїлфосфату з NH (або глу-

NH2

COOH

таміну), СО2, фосфату (донором якого є АТФ) за

C O

H2N

участю АТФ, N-ацетилглутамату і ферменту

+ ATФ

CH2

- AMФ - PPi

карбамоїлфосфатсинтази. На даному етапі ви-

(CH2)3

COOH

трачаються 2 молекули АТФ. N-ацетилглутамат

Аспартат

є активатором даної реакції. Карбамоїлфосфат-

NH2

синтетаза як простетичну групу містить біотин.

COOH

Цитрулін

Схема першого етапу:

NH2

COOH

NH2

COOH

NH3 (або глутамат) + CO2 + 2АТФ + НОН

C N

Карбамоїлфос-

- 2АДФ - Рн

CH2

+ НCH

фатсинтетаза

N-ацетилглутамат

(CH2)3 COOH

(CH2)3

COOH

NH2

Фумарова

CH NH2

кислота

COOH

Аргініносукцинат

Аргінін

Карбамоїлфосфат

5. Розпад аргініну на сечовину й орнітин під

Спочатку за участю однієї молекули АТФ СО2

впливом ферменту аргінази.

з’єднується з ферментом через біотин з утворен-

NH2

ням комплексу СО2-біотин-фермент. Потім СО2-

C NH

NH2

біотин-фермент реагує з NH3 і з другою молеку-

+ HOH

NH2

лою АТФ (донор фосфату) з утворенням карба-

(CH2)3

моїлфосфату. Виявлено дві карбамоїлфосфатсин-

(CH2)3

NH2

тетази — І та II. Карбамоїлфосфатсинтетаза І ло-

CH NH2

COOH

калізована в мітохондріях (переважно в печінці).

COOH

Як донор азоту цей фермент використовує тільки

Аргінін

Орнітин

Сечовина

NH3, регулюється й активізується N-ацетилглу-

Фумарат вступає в ЦТК, перетворюючись

таматом. Карбамоїлфосфатсинтетаза II локалізо-

вана в цитоплазмі швидко зростаючих тканин

там на малат, а потім — на оксалоацетат, який

(пухлин), як донор азоту використовує глутамін,

трансамінуванням із глутаміновою кислотою пе-

активність ферменту не залежить від N-ацетил-

ретворюється на аспарагінову кислоту, що зно-

глутамату.

ву може з’єднуватися з цитруліном, тобто всту-

2. Перенос карбамоїлу від карбамоїлфосфату

пати в орнітиновий цикл.

на орнітин з утворенням цитруліну і вивільнен-

Орнітин переходить із цитозолю у мітохондрії

ням фосфату. Каталізує реакцію фермент орні-

і може знову взаємодіяти з карбамоїлфосфатом,

тинкарбамоїлтрансфераза

тобто знову повторюється орнітиновий цикл

Кребса. Цикл синтезу сечовини має тісний зв’я-

NH2

зок із циклом трикарбонових кислот (рис. 11.3).

Сечовина виділяється з організму з сечею. У

CH2

C O

процесі білкового обміну в людини за добу утво-

CH2

- H3PO4

рюється і виділяється з сечею близько 30 г сечо-

CH2

(CH2)3

вини — це 70 % усього азоту азотовмісних ком-

Карбамоїл-

NH2

CH NH2

понентів сечі.

фосфат

COOH

Із сечею виділяється більша частина синтезо-

Орнітин

Цитрулін

ваної в організмі сечовини. Однак невелика

кількість її розщеплюється під впливом ферменту

Перші 2 етапи перебігають у мітохондріях пе-

уреази на СО2

і NH3, який використовується для

чінки. Утворений у мітохондріях цитрулін пере-

нейтралізації кислот і в деяких інших процесах.

ходить у цитоплазму клітини, де починається

Підвищення концентрації аміаку в крові на-

3-й етап.

зивається гіперамоніємією. Розрізняють вроджені

159

	Цитрулін		+ NH3
			Аспартат	Оксалоацетат	Ацетил-КоА
			+ АТФ
	Цикл			Малат
	Цикл		- АМФ - ПФ
Карбамоїл-	синтезу		- АМФ - ПФ	ЦТК	Цитрат
Карбамоїл-	синтезу	Аргініно-		ЦТК	Цитрат
фосфат	сечовини	Аргініно-
фосфат		сукцидат		Фумарат
		сукцидат		Фумарат	Ізоцитрат
					Ізоцитрат
Орнітин		Аргінін		Сукцинат
		Аргінін		Кетоглутарат
				Кетоглутарат
CO2 + NH3 + 2 АТФ
Глутамін	+ NH3		Глутамат	+ NH3
Глутамін

N-ацетил-

глутамат

Сечовина

Рис. 11.3. Зв’язок циклу синтезу сечовини і циклу трикарбонових кислот

і набуті гіперамоніємії: вроджені пов’язані з вро-

Лізин входить до складу білків, є незамінною

дженими порушеннями синтезу кожного з 5 фер-

амінокислотою (не синтезується в тканинах тва-

ментів орнітинового циклу; набута гіперамоніє-

рин і людини). Значну кількість лізину містять

мія спостерігається при захворюваннях печінки

такі білки, як протаміни й гістони, які з’єднують-

внаслідок ослаблення біосинтезу сечовини у ге-

ся з нуклеїновими кислотами й разом утворюють

патоцитах.

складні білки — нуклеопротеїни.

Особливий інтерес представляє обмін аргіні-

ну. Ця амінокислота, як і лізин, входить до скла-

11.4. СПЕЦІАЛІЗОВАНІ ШЛЯХИ

ду протамінів і гістонів. При гідролізі аргініну за

участю аргінази утворюються сечовина й орні-

ОБМІНУ АЦИКЛІЧНИХ

тин. Аргінін є субстратом для утворення оксиду

І ЦИКЛІЧНИХ АМІНОКИСЛОТ.

нітрогену.

БІОСИНТЕЗ ГЛУТАТІОНУ

До того ж аргінін разом із гліцином і метіоні-

ТА КРЕАТИНУ. ЕНЗИМОПАТІЇ

ном необхідні для біосинтезу важливої для м’язів

АМІНОКИСЛОТНОГО ОБМІНУ

сполуки — креатину.

Особливості обміну

Обмін і біологічна роль креатинфосфату

Синтез креатину перебігає в 2 етапи:

діаміномонокарбонових кислот

1. Перенос амідинової групи від аргініну на

Крім загальних шляхів обміну амінокислот

гліцин з утворенням глікоціаміну (гуанідинаце-

(дезамінування, трансамінування, декарбокси-

тату) і орнітину. Каталізує реакцію фермент

лювання), існують індивідуальні шляхи обміну

гліцинамідинотрансфераза. Ця реакція перебігає

майже всіх амінокислот. У процесі індивідуаль-

переважно в нирках.

них перетворень амінокислот можуть утворюва-

тися продукти реакції, що відіграють важливу

NH2

роль в обміні речовин і у фізіологічних функціях

NH2

організму. До цих амінокислот належать аргінін,

(CH2)3

лізин, орнітин і цитрулін.

CH2

CH NH2

Цитрулін у складі білків не виявлений, утво-

(CH2)3

COOH

CH2

COOH

рюється з орнітину і є проміжним продуктом біо-

NH2

COOH

синтезу сечовини.

COOH

Орнітин у складі білків також не виявлений.

Аргінін

Гліцин

Гуанідинацетат Орнітин

Утворюється з аргініну в процесі біосинтезу сечо-

2. Перенос метильної групи від активної фор-

вини або біосинтезу креатину.

ми метіоніну S-аденозилметіоніну на гуанідин-

+ НОН

Аргінін

Сечовина + Орнітин

ацетат з утворенням креатину. Цей етап синте-

зу креатину відбувається в печінці. Гуанідин-

+ Гліцин

Гуанідинацетат + Орнітин

ацетат із нирок течією крові переноситься в печін-

160

ку, де метилюється в креатин. Каталізує реакцію фермент гуанідинацетатметилтрансфераза, що містить як кофермент S-аденозилметіонін.

	NH2			NH2

C		NH	+ (-CH3)	C	NH



	NH			N	CH3


	CH2			CH2

	COOH			COOH
ГуанінацетатГуандиноцет				Креатин

Креатин із печінки течією крові надходить у м’язову тканину (у незначній кількості — в інші тканини). Таким чином, починається синтез креатину у нирках, завершується у печінці, а зосереджується майже повністю у м’язах.

NH2

NH OH

+ АТФ

CH3

- АДФ

CH2

COOH

Креатин

Креатинфосфат

NH2

+ АДФ

CH3

CH3 О

- АТФ

- НОН

CH2

COOH

Креатин Креатинін

Біологічна роль цього явища полягає в тому, що креатин, взаємодіючи з АТФ під впливом ферменту креатинфосфокінази, перетворюється на креатинфосфат, який є макроергом, що містить амідинфосфатний макроергічний зв’язок. Він нагромаджується у м’язах (причому кількість його зростає при тренуванні м’язів до фізичного навантаження) і являє собою сполуку, яка в умовах інтенсивної м’язової роботи може взаємодіяти з АДФ за участю креатинфосфокінази з утворенням АТФ і креатину, тобто реакція перебігає у зворотному напрямку.

Креатинфосфат є швидким постачальником АТФ, що використовується при м’язових скороченнях. Концентрація його в скелетних м’язах хребетних тварин перевищує в 3–8 разів концентрацію АТФ, тому вміст АТФ у м’язах не зменшується в процесі їхнього скорочення, доки не вичерпається креатинфосфат. Запаси креатинфосфату в м’язах достатні для забезпечення їх енергією протягом 20–30 с інтенсивної м’язової роботи. Частина креатинфосфату піддається неферментативному дефосфорилуванню й перетворюється на креатинін, який може утворюватися безпосередньо з креатину шляхом відщеплення від нього молекули води. Креатинін як один із кінцевих продуктів білкового обміну виділяється з організму з сечею — 0,5– 2,5 г/добу.

Крім загальних шляхів обміну амінокислот (дезамінування, трансамінування, декарбоксилювання), характерних для всіх амінокислот, з’я- совані індивідуальні шляхи перетворення майже всіх амінокислот білкової молекули. Деякі з цих перетворень спричинюють утворення продуктів реакції, що відіграють вирішальну роль в обміні речовин і фізіологічних процесах організму.

Обмін гліцину і серину

Гліцин пов’язаний з різними метаболічними процесами більше, ніж будь-яка інша амінокислота. Так, він бере участь в утворенні тканинних білків, глюкози, ліпідів, гему, пуринових нуклеотидів, жовчних кислот (глікохолева, дезоксиглікохолева), входить до складу трипептиду глутатіону, що бере участь в окисно-віднов- них процесах, у знешкодженні у печінці продуктів гниття білків, що всмокталися з кишечнику (гіпурова кислота), необхідний для утворення креатину, з нього утворюється мурашина кислота.

Окисне дезамінування гліцину каталізує специфічна дезамінуюча дегідрогеназа — гліциноксидаза. У результаті дезамінування гліцин перетворюється на гліоксилову кислоту, яка надалі в тканинах окиснюється до щавлевої кислоти або мурашиної кислоти і СО2. Щавлева кислота виводиться з організму з сечею у вигляді її солей

— оксалатів. Мурашина кислота далі може піддаватися відновленню за участю НАДФН+Н+ і тетрагідрофолієвої кислоти (ТГФК) у формільне похідне тетрагідрофолієвої кислоти — N5,N10- CH2CH–ТГФК, що служить донором оксиметильних груп (–СН2–ОН) у реакціях перетворення гліцину на серин.

Глутатіон Піруват Фосфоліпіди Цистеїн Білки

Мурашина	СЕРИН	Глюконео-
кислота		генез
Гіпурова	ГЛІЦИН	Синтез гему
кислота		Креатин
		Креатин
Метилен-ТГФК	ТРЕОНІН	Жовчні
(синтез метіоніну,		кислоти
пуринових
нуклеотидів,
тимідилової к-ти)

			O	2
	CH2 NH2 + O2 + HOH		C	+1/2O
	CH2 NH2 + O2 + HOH		C	+
			H	+
	COOH	- NH3 - HOH	H	- 1/2O2
			COOH CO
Гліцин				2
Гліцин		Гліоксалат
				+
				H
				+
				H
			НАДФ
			+

CООH Оксалат

COOH

COOH + N5N10–CH2–OH-тетра-

гідрофолат

Оксиметил-ТГФК

Форміат

161

CH2–COOH

+ ТГФК

СO2 + NH3 + Метилен-ТГФК

CH2

+ O2

CH2 SO2H

+ 1/2O2

CH2

SO3H

NH2

CH2–COOH

+ Метилен-ТГФК

CH2–CH–COOH

COOH

Цистеїн

Цистеїн-

Цистеїнова

NH2

- HOH - ТГФК

OH NH2

сульфінова

кислота

Гліцин

Серин

кислота

- CO2

Отже, сама амінокислота гліцин і продукт її

O C

CH2 SH

Цистеїн

CH2

SO3H

розпаду — мурашина кислота використовують-

ся для біосинтезу серину.

CH2

NH2

При декарбоксилюванні серин перетворюєть-

CH2

Гліцин

Таурин

ся на коламін (етаноламін), який, приєднуючи

CH NH2

CH2

метильні групи від S-аденозилметіоніну, перетво-

COOH

рюється на холін. Серин, коламін і холін входять

до складу фосфоліпідів.

Глутамінова кислота

           

кислота

Глутатіон

Метаболізм серину

CH2

Дисульфідний зв’язок, що утворився, є одним

CH2

+3(-CH3)

із видів хімічних зв’язків у білковій молекулі, які

NH2

CH2

CH3

-CO2

стабілізують її структуру. Цистеїн входить до

COOH

CH3

Серин

Етаноламін

Холін

складу активних центрів деяких ферментів, що

дістали у зв’язку з цим назву — тіолові фермен-

Дезамінування серину відбувається шляхом де-

ти. До них належать гліцеральдегідфосфатдегід-

гідратації за участю ферменту сериндегідратази:

рогеназа, гексокіназа та ін.

CH2

CH3

Цистеїн є основною частиною трипептиду

+ HOH

глутатіону (Г-SH), до складу якого, крім цистеї-

NH2

ну, входять глутамінова кислота і гліцин. Глу-

- HOH

- NH3

COOH

татіон може перебувати в окисненій і відновленій

Серин

Піруват

формі, віддаючи або приєднуючи два атоми

Гліцин також перетворюється на піруват, але

Гідрогену. Біологічна роль глутатіону полягає в

такому. При окисненні SH-груп активних цент-

через серин. Піруват, що утворився, окиснюєть-

рів ферментів вони втрачають свою активність.

ся з вивільненням енергії. Отже, гліцин може пе-

Глутатіон сприяє збереженню SH-груп цих фер-

ретворюватися: 1) на щавлеву кислоту, що виво-

ментів у відновленій формі. Окиснений глутаті-

диться з організму з сечею; 2) на мурашину кис-

он відновлюється під дією глутатіонредуктази,

лоту, а за участю останньої утворюється фор-

використовуючи атоми Гідрогену НАДФ+Н+.

мільне похідне ТГФК, оксиметильні групи якого

- 2Н

використовуються на біосинтез серину; 3) через

Глу–SH + HS–Глу

Глу–S–S–Глу

серин із гліцину можуть утворюватися коламін,

+ 2Н

холін, піруват. Серин може перетворюватися:

Глутатіон відновлений

Глутатіон окиснений

1) на коламін і холін; 2) на піруват.

Обмін сірковмісних амінокислот

З іншого боку, глутатіон може пригнічувати

У молекулі білка виявлено три сірковмісні амі-

функцію деяких білків. Наприклад, за участю

атомів Гідрогену відновленого глутатіону відбу-

нокислоти —

цистеїн, цистин і метіонін, метабо-

вається розрив дисульфідних зв’язків між двома

лічно тісно пов’язані між собою. У тканинах лег-

поліпептидними ланцюгами інсуліну. Цистеїн

ко перебігає ферментативна окисно-відновна ре-

піддається окисненню в цистеїнсульфінову кисло-

акція між цистеїном і цистином. Каталізує реак-

ту, яка може використовуватися у двох напрям-

цію фермент цистинредуктаза, коферментом якої

ках:

є НАД+:

Піддаватися трансамінуванню з α -кетоглу-

Метаболізм цистеїну

таровою кислотою з утворенням глутамату і

β -сульфінілпірувату, що потім переходить у піру-

Біосинтез білка

Метіонін

Глутатіон

ват і SO2. Двоокис сірки перетворюється на

сульфіт (SO32-), що окиснюється в тканинах до

Формування

Цистеїн

Коензим А

сульфатів, які виводяться з сечею. Сульфатна кис-

структур білка

лота в печінці знешкоджує токсичні речовини,

Цистин

Піруват

що утворюються в товстому кишечнику при

гнитті білків. Піруват окиснюється з вивільнен-

ням енергії.

Цистеїнсульфінова кислота

2. Окиснення цистеїнсульфінової кислоти до

цистеїнової кислоти. Цистеїнова кислота може

Цистеїнова кислота

піддаватися декарбоксилюванню до таурину,

який входить до складу жовчних кислот (тауро-

Таурин

холевої, дезокситаурохолевої).

162

Обмін метіоніну

Амінокислота метіонін є головним донором метильних груп для синтезу різних біологічно важливих сполук. Перенос метильних груп від метіоніну на інші речовини називається трансметилюванням. Каталізують цей процес ферменти метилтрансферази, коферментом яких є S-адено- зилметіонін. Він утворюється в результаті взаємодії метіоніну з АТФ.

	Трансметилювання
Синтез		Синтез
адреналіну	Метіонін	ацетилхоліну
Синтез	Метіонін	Синтез
Синтез		Синтез
креатину		фосфатидил-
		холіну

Гомоцистеїн

Серин Цистатіонін

Піруват Цистеїн

СХЕМА МЕТАБОЛІЗМУ S-АДЕНОЗИЛМЕТІОНІНУ

-ТГФК

Метіонін

+АТФ

+N5-CH -ТГФК

-PPi+Pi

S-CH3

Гомоцистеїн

S-Аденозил-

метіонін

-Аденозин

+H2O

- R-CH3

S-Аденозилгомоцистеїн

H2N

NH2

CH2

+ATP + HOH

CH2

- PPi - Pi

S+

CH3

2 O

OH OH

Метіонін

S Аденозилметіонін

S-Аденозилметіонін є донором метильних груп у реакціях трансметилування при синтезі холіну, креатину, ансерину, N-метилнікотинаміду, адреналіну. Віддаючи метильну групу, метіонін перетворюється на гомоцистеїн, який може використовуватися так:

1. Знову перетворюється на метіонін, приєднуючи метильну групу від N5-метил-ТГФК:

Гомоцистеїн	N5 метил-ТГФК	Метіонін
	- ТГФК

N5-метил-ТГФК є донором метильної групи тільки в даній реакції. В інших реакціях трансметилування донором метильних груп є звичайно метіонін.

2.Основний шлях перетворення гомоцистеїну

—участь у синтезі цистеїну. При цьому гомоцистеїн взаємодіє з серином з утворенням цистатіоніну. Далі цистатіонін піддається гідролізу до гомосерину і цистеїну.

Обмін глутамінової й аспарагінової амінокислот

Обидві амінокислоти входять до складу різноманітних білків. Із глутамінової кислоти й NH3 утворюється глутамін — транспортна форма NH3 в організмі. Глутамін використовується для синтезу сечовини, пуринових нуклеотидів й інших сполук. Глутамінова кислота входить до складу ацетилглутамату (активатора карбамоїлфосфатсинтетази), трипептиду глутатіону, фолієвої кислоти.

Синтез сечовини			Трансамінування Глюконеогенез
Синтез карнозину				Синтез пуринових
і ансерину			Аспартат	і піримідинових
				нуклеотидів
Синтез креатину			Гомосерин, треонін
Утворення			Утворення	Малат
аспарагіну			оксалоацетату	аспартатний
і фумарату				човниковий
				механізм
			ЦТК
Дезаміну-			Карбамоїл-	Синтез
вання			фосфат	піримідинових
				і пуринових
Трансамінування			Глутамін	нуклеотидів

Транспорт
амінокислот				Глутатіон
ГАМК			Глутамат	Регуляція

Фолієва кислота			Орнітин	синтезу сечовини

Кетоглутарат			Пролін	Синтез

Сукциніл-		Окси-	Аргінін	глюкозаміну

КоА	пролін
Синтез гему		ЦТК

Глутамінова кислота бере участь у непрямому дезамінуванні амінокислот (трансдезамінуванні) і в синтезі амінокислот з α -кетокислот (трансреамінуванні).

163

При декарбоксилюванні глутамінової кислоти в головному мозку утворюється γ -аміномасля- на кислота (ГАМК) — один із медіаторів нервової системи. За участю ГАМК-трансамінази ГАМК перетворюється на напівальдегід бурштинової кислоти, що окиснюється в бурштинову кислоту, яка окиснюється в ЦТК із вивільненням енергії. Отже, глутамат на додаток до глюкози служить енергетичним матеріалом для тканини мозку.

Аспарагінова кислота також необхідна для синтезу пуринових нуклеотидів, бере участь у біосинтезі сечовини. При її декарбоксилюванні утворюється β -аланін, що посилює гальмування функції ЦНС, входить до складу пантотенової кислоти, коензиму А та інших сполук.

Обмін фенілаланіну і тирозину

Фенілаланін належить до незамінних амінокислот, тому що тканини тварин не здатні синтезувати його бензенове кільце. Тирозин є замінною амінокислотою при достатньому надходженні з їжею фенілаланіну.

В організмі вищих тварин і людини фенілаланін і тирозин використовуються в таких основних напрямках (рис. 11.4):

Катехоламіни

CH2

-CO2

CH2

CH NH2

NH2

CH NH2

CH2

NH2

COOH

Фенілаланін Тирозин ДОФА Дофамін

CH2

COOH

CH2

ДОФА-хінон

COOH

Феніл-

Гідрокси-

Меланін

піруват

феніл-

піруват

COOH

CH3

C O

CH2

COOH

ФенілоцетФеніл-

Гомоген-

Фумарова

Ацетооцтова

ацетат

тизинова

к-та

Рис. 11.4. Метаболізм фенілаланіну і тирозину

1.Фенілаланін перетворюється на тирозин шляхом гідроксилювання за участю ферменту фенілаланінгідроксилази, коферментом якого є НАДФ+. Він каталізує включення одного з атомів молекули кисню у створення гідроксильної групи, інший атом молекули кисню з’єднується з двома атомами Гідрогену з утворенням води. Ця реакція необоротна, тому синтез в організмі фенілаланіну з тирозину не відбувається.

2.Окиснення фенілаланіну й тирозину до

кінцевих продуктів (СО2 і Н2О) з розривом бензенового кільця. При цьому фенілаланін пере-

творюється на тирозин, а тирозин спочатку піддається трансамінуванню з α -кетоглутаро- вою кислотою, перетворюючись на гідроксифенілпіровиноградну кислоту. Далі гідроксифенілпіруват окиснюється до гідрохінонпірувату, який, декарбоксилюючись, перетворюється на гомогентизинову кислоту (гідрохіноноцтову). Бензенове кільце гомогентизинової кислоти розривається, за участю кисню і води вона перетворюється на фумарову й ацетооцтову кислоти, які піддаються відомим уже перетворенням у

ЦТК до CO2 і Н2О.

Уроджений дефект ферменту окиснення гомогентизинової кислоти до фумарату й ацетоацетату спричинює розвиток захворювання алькаптонурії. При цьому гомогентизинова кислота виділяється з сечею, що при стоянні набуває чорного кольору.

3.Фенілаланін також може піддаватися трансамінуванню до фенілпіровиноградної кислоти, яка декарбоксилюється до фенілоцтової кислоти. Вона є токсичною для організму, тому з’єднується з глутаміном з утворенням фенілацетилглутаміну — нетоксичної для організму сполуки, що виводиться з сечею.

Фенілаланін в основному перетворюється на тирозин за участю ферменту фенілаланінгідроксилази, а незначна кількість його перетворюється на фенілпіровиноградну кислоту. При патологічному стані фенілкетонурії (уроджене порушення обміну речовин) в організмі не синтезується фенілаланінгідроксилаза. Тому фенілаланін перетворюється на фенілпіровиноградну кислоту, що нагромаджується в крові й призводить до розумової відсталості.

4.Утворення пігментів. При цьому тирозин під дією ферменту тирозинази окиснюється до дигідроксифенілаланіну (ДОФА), який окиснюється дегідруванням до ДОФА-хінону. З нього утворюються пігменти меланіни, які забарвлюють волосся, шкіру, сітківку ока.

5.Утворення біогенних амінів. При цьому фенілаланін і тирозин піддаються декарбоксилюванню, перетворюючись відповідно на біогенні аміни — фенілетиламін і тирамін.

6.Утворення гормонів. Із тирозину утворюються гормони мозкового шару надниркових залоз (адреналін і норадреналін) і гормони щитоподібної залози — трийодтиронін і тетрайодтиронін (тироксин).

164

Обмін триптофану

Триптофан належить до незамінних амінокислот. Ця амінокислота необхідна для утворення таких важливих біологічно-активних речовин, як нікотинова кислота (вітамін РР) і серотонін. Синтез нікотинової кислоти з триптофану перебігає в кілька етапів:

1.Окиснення триптофану з розривом пірольної частини індольного кільця. Продуктом даної реакції є формілкінуренін.

2.Гідроліз формілкінуреніну до кінуреніну й мурашиної кислоти.

3.Гідроліз кінуреніну до антранілової кислоти й α -аланіну.

4.Перетворення антранілової кислоти через кілька проміжних продуктів на нікотинову кислоту.

У звичайних умовах близько 95 % триптофану окиснюється по кінуреніновому шляху і не більше 1 % — по серотоніновому.

Перетворення триптофану на серотонін відбувається у два етапи:

1.Гідроксилювання триптофану до 5-гідрок- ситриптофану за участю ферменту триптофан-5- гідроксилази.

2.Декарбоксилювання 5-гідрокситриптофану до серотоніну (5-гідрокситриптаміну). Серотонін

єодним із медіаторів нервової системи.

CH2

COOH

CH2

CH COOH

+O2

NH2

- HCOOH

Формілкінуренін

Триптофан

CH2

CH COOH

.....

COOH

NH2

--Ааланін

Кінуренін

Нікотинат

CH2

COOH

CH2 CH

COOH

NH2

- CO2

Триптофан

5-5Гідрокситриптофан-гідрокситрипт

CH2

NH2

Серотонін

Метаболізм аргініну

Синтез сечовини

Синтез креатину

Утворення

Аргінін

Генерація NO

цитруліну

Аргінін — попередник оксиду азоту

Утворення оксиду азоту з аргініну здійснюється з використанням Ca2+-залежної NO-син- тази.

Ізофермент гуанілатциклази — цитозольний білок, який щільно асоційований з гемом (розчинний білок), активується оксидом нітрогену (II) і вазодилататорами — нітропохідними сполуками, такими як нітрогліцерин і нітропрусид (використовуються в лікуванні хвороб серця). Нітропохідні вазодилататори спонтанно розщеплюються, виділяючи NO. У серцевому м’язі цГМФ знижує силу серцевих скорочень за рахунок стимулювання іонних насосів, які зберігають низьку концентрацію Са2+ в цитозолі. Це розслаблення серцевого м’яза таке ж саме, як при дії нітрогліцерину, який використовується для полегшення стенокардії, болю, спричиненого скороченням серця, позбавленого О2 через те, що блокуються коронарні артерії. Оксид нітрогену — нестабільна сполука короткочасної дії — протягом кількох секунд після його утворення. Оксид нітрогену згодом піддається окисненню до нітрату або нітриту. Оскільки перетворення нітрогліцерину на NO відбувається повільно, то нітрогліцерин спричинює тривале (пролонговане) розслаблення серцевого м’яза.

H2N

CH2

+O2

+НАДФH +H+

CH2

CH2 + NO

-НАДФ

C NH

NH2

Аргінін

Цитрулін

Метаболізм гістидину

Карнозин

Білки

Гістидин

АнсеринГістамін (метилкарнозин)

COOH

NH2

CH2

Карнозин

COOH

NH2

CH3

CH2

Ансерин

CH2 CH2 NH2

Гістамін

165

Метаболізм α -аланіну				великої кількості пептидів, деякі з яких мають
		Білки		токсичну дію. Токсичні пептиди викликають
		Білки		зміни з боку клітин (цитоліз) і сприяють збільшен-
Глутамат			Триптофан	зміни з боку клітин (цитоліз) і сприяють збільшен-
Глутамат			Триптофан	ню проникності капілярів.
		α -Аланін		У практичній медицині застосовують препа-
Аспартат				рати гідролізатів білків і окремих амінокислот,
				серед яких:
Сечовина	NH3 + Піруват		Глюкоза	Метіонін, а також гідролізати, що містять
Сечовина	NH3 + Піруват		Глюкоза	його у великих кількостях, застосовуються як
				ліпотропні фактори і для лікування білкової не-
Гліцин			Валін	достатності при хронічних захворюваннях, для
Серин			Лейцин	лікування хвороб печінки.
Цистеїн			Ізолейцин	Цистеїн є замінною амінокислотою, може син-
Ацетоацетат	Ацетил-КоА		Жирні	тезуватися в організмі з використанням метіоні-
Ацетоацетат	Ацетил-КоА		Жирні	ну. Цистеїн бере участь в обміні речовин криш-
			кислоти
			кислоти
Холестерин			Холін	талика ока. Зміни, що відбуваються при ката-
				талика ока. Зміни, що відбуваються при ката-
		ЦТК		ракті, пов’язані з порушенням вмісту цистеїну в
				ракті, пов’язані з порушенням вмісту цистеїну в
				кришталику. Тому пропонують застосовувати
				кришталику. Тому пропонують застосовувати
				цистеїн для затримки розвитку катаракти і про-
Природжені порушення обміну				яснення кришталика при початкових формах
Природжені порушення обміну				вікової, міопатичної, променевої та травматичної
окремих амінокислот				катаракти.
				Широко використовуються в клініціглутамат
Фенілкетонурія (фенілпіровиноградна оліго-				і аспартат (останній у вигляді калієвих і магні-
френія) розвивається як результат втрати здат-				євих солей) — препарати «панангін» і «аспар-
ності організму синтезувати фенілаланінгідрок-				кам».
силазу, що каталізує перетворення фенілаланіну				У медичній практиці глутамат застосовують,
на тирозин. Особливістю хвороби є різке уповіль-				головним чином, при лікуванні захворювань
нення розумового розвитку дитини.				центральної нервової системи (нарівні з глутама-
Алькаптонурія характеризується екскрецією з				том також кальцію глутамат), глутамін викорис-
сечею великих кількостей гомогентизинової кис-				товують при кетонурії.
лоти, окиснення якої на повітрі надає сечі темно-				Сьогодні розробляються препарати сумішей
го забарвлення. Хвороба пов’язана з природже-				кристалічних амінокислот, особливо незамін-
ною відсутністю в печінці та нирках оксидази го-				них, які в певних співвідношеннях застосову-
могентизинової кислоти.				ються в чистому вигляді або як добавки до
Альбінізм — природжена відсутність пігментів				інших лікарських засобів природного походжен-
у шкірі, волоссі та сітківці. Метаболічний дефект				ня.
пов’язаний з втратою меланоцитами здатності				Препарати гідролізатів білків. Шляхом
синтезувати тирозиназу — фермент, що каталі-				кислотного або ферментативного гідролізу
зує окиснення тирозину в діоксифенілаланін і ді-				різних білків одержують препарати гідролі-
оксифенілаланінхінон, які є попередниками мела-				затів білків: гідролізин, гідролізат казеїну, це-
ніну.				ребролізин, амінокровін, фібриносол, аміно-
Хвороба «кленового сиропу», при якій поруше-				пептид. Це розчини амінокислот і найпрості-
но декарбоксилювання лейцину, ізолейцину, ва-				ших пептидів, одержувані гідролізом білків
ліну, тобто амінокислот із розгалуженим вугле-				тваринного або рослинного походження. Ці
цевим ланцюгом, що призводить до нагрома-				препарати компенсують білкове голодування
дження в крові амінокислот і α			-кетокислот, екс-	організму, забезпечують рівновагу і навіть
креції їх із сечею, що має запах кленового сиро-				позитивний азотистий баланс у хворих після
пу. Хвороба зустрічається рідко, виявляється в				операцій на шлунково-кишковому тракті, при
ранньому дитячому віці й призводить до пору-				тяжких опіках.
шення функції мозку і летального кінця, якщо не				Розчини кристалічних амінокислот. Полі-
обмежити або повністю не виключити надхо-				амін є розчином кристалічних амінокислот, які
дження з їжею лейцину, ізолейцину і валіну.				під час надходження до судинного русла
Анафілактичний шок і анафілактичні реакції				відразу вступають у процеси синтезу. Вони
зумовлені порушеннями обміну білків. Реакція				позитивно впливають на білковий обмін, за-
антиген-антитіло призводить до активації L-				безпечують збільшення маси тіла, мають дез-
гістидиндекарбоксилази і клітинних пептидів,				інтоксикаційну дію (знижують вміст аміаку за
що посилює утворення гістаміну з гістидину. У				рахунок утворення нетоксичних метаболітів
результаті надмірного синтезу гістаміну посилю-				глутаміну, сечовини). Амінокислотні суміші
ються спазми гладкої мускулатури і підвищуєть-				протипоказані при порушенні функції нирок і
ся проникність капілярів.				печінки, дегідратації (зневодненні), шоку, гос-
Активація клітинних пептидаз спричинює				трих гемодинамічних порушеннях і вираженій
посилений розпад клітинних білків і утворення				серцевій недостатності.

166

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ	6. Біосинтез сечовини: послідовність фермент-
	них реакцій біосинтезу, генетичні аномалії фер-
	ментів циклу сечовини.
1. Пул вільних амінокислот в організмі: шля-	7. Загальні шляхи метаболізму вуглецевих
хи надходження та використання вільних аміно-	скелетів амінокислот в організмі людини. Глюко-
кислот у тканинах.	генні та кетогенні амінокислоти.
2. Трансамінування амінокислот: реакції та їх	8. Біосинтез і біологічна роль креатину та
біохімічне значення, механізми дії амінотрансфе-	креатинфосфату.
раз у тканинах.	9. Глутатіон: будова, біосинтез і біологічні
	9. Глутатіон: будова, біосинтез і біологічні
3. Пряме та непряме дезамінування вільних	функції.
L-амінокислот у тканинах.	10. Спеціалізовані шляхи метаболізму цикліч-
4. Декарбоксилювання L-амінокислот в орга-	них амінокислот — фенілаланіну й тирозину.
нізмі людини. Фізіологічне значення утворених	11. Спадкові ензимопатії обміну циклічних
продуктів. Окиснення біогенних амінів.	амінокислот — фенілаланіну й тирозину.
5. Шляхи утворення та знешкодження аміаку	12. Обмін циклічної амінокислоти триптофану
в організмі.	та його спадкові ензимопатії.

167

Розділ 4

МОЛЕКУЛЯРНА БІОЛОГІЯ. БІОХІМІЯ МІЖКЛІТИННИХ КОМУНІКАЦІЙ

Глава 12. ОСНОВИ МОЛЕКУЛЯРНОЇ БІОЛОГІЇ

	12.1. БІОХІМІЧНІ ФУНКЦІЇ	Дезоксирибонуклеїнові кислоти
	НУКЛЕОТИДІВ І НУКЛЕЇНОВИХ	Як і білки, ДНК мають первинну, вторинну і
	КИСЛОТ	Як і білки, ДНК мають первинну, вторинну і
		третинну структури.
	У 1868 р. швейцарський хімік Ф. Мішер упер-	Первинна структура ДНК — кількість, якість
	У 1868 р. швейцарський хімік Ф. Мішер упер-	і порядок розташування залишків дезоксирибо-
	ше виділив з ядер лейкоцитів людини сполуки	і порядок розташування залишків дезоксирибо-
	нового типу, до того часу невідомі, і дав їм на-	нуклеотидів у полінуклеотидному ланцюзі.
	зву нуклеїни (від лат. nucleus — ядро). Потім	Вторинна структура ДНК — це просторова
	зву нуклеїни (від лат. nucleus — ядро). Потім	організація полінуклеотидних ланцюгів у її мо-
	нуклеїни були одержані з ядерного матеріалу ба-	організація полінуклеотидних ланцюгів у її мо-
	гатьох організмів. Пізніше Ф. Мішер встановив,	лекулі. Методами рентгеноструктурного аналі-
	що нуклеїн є складною сполукою, яка скла-	зу доведено існування не менше чотирьох форм
	дається з кислого компонента з вмістом близько	ДНК, які дістали назву А-, В-, С- і Т-форм. Нині
	10 % фосфору (він був названий нуклеїновою	відомо, що між А- і В-формами ДНК здійснюють-
	кислотою) та білкового компонента. Так були	ся взаємні переходи. В-форма ДНК найбільше
	відкриті нуклеїнові кислоти і нова група склад-	відповідає моделі Дж. Уотсона і Ф. Кріка. Ці пе-
	них білків — нуклеопротеїнів.	реходи, які відбуваються під впливом розчин-
	них білків — нуклеопротеїнів.	ників або білків, очевидно, мають певний біоло-
	До середини 80-х рр. XIX ст. нуклеїни були	ників або білків, очевидно, мають певний біоло-
	знайдені у складі хромосом, у зв’язку з чим сфор-	гічний зміст. Вважається, що в А-формі ДНК ви-
	мувалося перше уявлення про їх важливу роль у	конує роль матриці в процесі транскрипції (син-
	передачі спадкових властивостей. Але воно не	тез РНК на молекулі ДНК), а в В-формі — роль
	одержало подальшого розвитку, оскільки переда-	матриці в процесі реплікації (синтез ДНК на мо-
	чу генетичних властивостей пов’язували з моле-	лекулі ДНК). Для більшості молекул ДНК харак-
	кулою білка. І тільки в 50-х рр. XX ст. були одер-	терна подвійна спіраль, однак ДНК може мати
	жані експериментальні докази дуже важливої	й інші форми. Так, деякі віруси містять однолан-
	ролі нуклеїнових кислот (ДНК) у явищах спад-	цюгову ДНК, зустрічаються також кільцеві фор-
	ковості (О. Евері, К. Мак-Леод, М. Мак-Карті,	ми ДНК (плазміди).
	Ф. Гриффітс, А. Херші, М. Чейз та ін.).	Третинна структура ДНК. Дослідження будо-
	Ф. Гриффітс, А. Херші, М. Чейз та ін.).	ви ДНК показало, що лінійні двоспіральні або
		ви ДНК показало, що лінійні двоспіральні або
		кільцеві форми ДНК у просторі утворюють спіра-
		лізовані й суперспіралізовані форми, тобто тре-
	Загальна характеристика	тинні структури. Третинна структура ДНК про-
	Загальна характеристика	каріотів і еукаріотів має свої особливості, пов’я-
	будови нуклеїнових кислот	каріотів і еукаріотів має свої особливості, пов’я-
	будови нуклеїнових кислот	зані з будовою та функціями їх клітин. Для тре-
		зані з будовою та функціями їх клітин. Для тре-
	Нуклеїнові кислоти — це високомолекулярні	тинної структури ДНК вірусів і бактеріофагів
	органічні сполуки, утворені великою кількістю	характерна наявність специфічної суперспіралі-
	залишків мононуклеотидів (нуклеотидів), з’єдна-	зації одноабо дволанцюгових форм. Третинна
	них 3′,5′-фосфодіефірними зв’язками в полінуклео-	структура ДНК еукаріотичних клітин утво-
	тидні ланцюги, які виконують важливу роль у	рюється завдяки багаторазовій суперспіралізації
	збереженні й передачі генетичної інформації, бе-	молекули, однак, на відміну від прокаріотів,
	руть участь у біосинтезі та регуляції біосинтезу	вона реалізується у формі комплексів ДНК із
	специфічних білків живого організму.	білками.
	Нуклеотиди складаються з гетероциклічної	В еукаріотів майже вся ДНК знаходиться в
	основи, сполученої з вуглеводним залишком, ете-	хромосомах ядер, лише невелика її кількість
	рифікованим, у свою чергу, фосфорною кисло-	міститься в мітохондріях, а у рослин — ще й у
	тою.	пластидах. Сумарний матеріал хромосом — хро-

168

<<< < Предыдущая 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1617 / 3117 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
27.02.2020136.37 Кб0qSCGCZVmyEI.jpg
#
27.02.20201.36 Mб4shpora_bkh_s_kartinkami (1).doc
#
27.02.202014.15 Mб0videoplayback.mp4
#
27.02.202040.45 Кб3Vozbudimie_tkani.doc
#
27.02.20202.43 Mб0Аподактильный способ вязания узлов.mp4
#
27.02.202043.71 Mб18Біологічна та біоорганічна хімія_Мардашко О.О._ изд. 2008-342 с._ОНМедУ-2012.pdf
#
27.02.2020161.79 Кб5Билеты патан 2019 с препаратами (2).doc
#
27.02.202049.44 Кб30БИЛЕТЫ ПО БИОХИМИИ.docx
#
27.02.20201.18 Mб24Билеты по физе (с ответами).docx
#
27.02.2020196.62 Кб45БИОХИМИЯ ОТВЕТЫ 1-157.docx
#
27.02.2020603.14 Кб12БИОХИМИЯ ОТВЕТЫ.doc