Биоорганическая химия. Учебное пособие

Тема 31. Обезвреживание аммиака в организме

нирование последней с α кетоглутаратом приводит к образова нию пирувата и сульфита; сульфит затем быстро окисляется в тка нях и выводится с мочой;

3)обмен фенилаланина и тирозина. Фенилаланин — незаме нимая аминокислота, но полностью заменима при достаточном поступлении с пищей фенилаланина. Это происходит за счет того, что основной путь превращения фенилаланина начинается с его окисления (гидроксилирования) в тирозин при катализе специ фической фенилаланин 4 монооксигеназой, затем тирозин в про цессе последовательных реакций превращается в фумаровую

иацетоуксусную кислоты;

4)обмен триптофана, являющийся незаменимой аминокис лотой. Основной путь обмена триптофана приводит к синтезу НАД, уменьшая потребность организма в витамине РР. Через ряд промежуточных продуктов триптофан превращается в хинолино вую кислоту, т. е. в непосредственный предшественник рибону клеотида никотиновой кислоты;

5)обмен дикарбоновых кислот. Система дикарбоновых ами нокислот, к которой относят также соответствующие α кетокис

лоты, связана не только с азотистым метаболизмом, но и обменом липидов и углеводов. Аспарагиновая кислота принимает участие в орнитиновом цикле мочевинообразования, реакции трансами нирования, биосинтезе углеводов (гликогенной аминокислоты), пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов. Глутаминовая кислота, являющаяся гликогенной и заменимой аминокислотой, включает ся в синтез глутатиона и глутамина. Помимо участия в транспорте аммиака и регуляции кислотно основного равновесия, глутамин является незаменимым источником азота в синтезе пуриновых

ипиримидиновых нуклеотидов, аминосахаров, обезвреживании фенилуксусной кислоты, в синтезе витамина фолиевой кислоты. Глутамин и аспарагин подвергаются сочетанному трансаминиро ванию и дезаминированию под влиянием специфических транса миназ амидов и неспецифической амидазы. Глутаминовая кислота является одним из немногих соединений в дополнение к глюкозе, которые служат энергетическим материалом для ткани мозга.

341

Тема 31. Обезвреживание аммиака в организме

α кетокислота + L аспарагин = L аминокислота + α кетосукна мовая кислота.

α кетосукцинамовая кислота оксалоацетат + aммиак.

3. Патология азотистого обмена. Врожденные нарушения об мена аминокислот сопровождаются токсическим действием ами нокислот и их метаболитов, вследствие высокой чувствительно сти нервной ткани к дисбалансу аминокислот.

Врожденные нарушения обмена аминокислот:

1)гипераминоацидемии, сопровождающиеся аминоацидурией, обусловлены дефектом ферментов в обмене аминокислот: фенил кетонурия, пролинемия, цитруллинемия, болезнь «кленового си ропа», гистидинемия, лизинемия, метионинемия;

2)наследственные нарушения транспорта аминокислот, вы званные угнетением канальцевой транспортной системы;

3)вторичные аминоацидурии, обусловленные действием раз личных факторов на систему почечного транспорта аминокислот, со провождают почечные и внепочечные заболевания, ведущие к на рушению синтеза или активности ферментов белкового обмена (некроз печени, тяжелые ожоги, гиповитаминозы).

342

Тема 31. Обезвреживание аммиака в организме

Продолжение табл. 22

343

Тема 31. Обезвреживание аммиака в организме

344

Тема 31. Обезвреживание аммиака в организме

Продолжение табл. 22

345

Тема 31. Обезвреживание аммиака в организме

346

Тема 31. Обезвреживание аммиака в организме

Продолжение табл. 22

347

Тема 32. Биохимия иммунной системы

Тема 32. БИОХИМИЯ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ

1. Структура иммунной системы. Защита организма является функцией мезенхимальной ткани, из нее же образуется иммунная система. Иммунная система человека и высших млекопитающих состоит из Т лимфоцитов и макрофагов (производных от моноци тов) как клеточных ее компонентов и продуктов жизнедеятельности этих клеток (антител), составляющих гуморальный компонент этой системы. Все компоненты иммунной системы находятся в сложных взаимоотношениях.

Структуры, называемые антигенами, представляют генетиче ские характеристики данного вида, обычно они локализуются на поверхности клеток и являются продуктом их метаболической ак тивности. Антигенными свойствами обладает не вся молекула ан тигена, а только ее специфическая структура, называемая детер минантной группой. В состав таких групп входят ароматические кислоты; аминокислоты, несущие заряд на боковой цепи (лизин), олигосахара. Число детерминантных групп на поверхности клетки достаточно велико — у эритроцита превышает 250. Естественные антигены обычно являются гликопротеидами, локализованными

348

Тема 32. Биохимия иммунной системы

вклеточных мембранах. Углеводный компонент для антигенных свойств, как правило, является доминантным. Примером могут служить антигены групп крови А, В, АВ, О. Это продукты экс прессии генов H, IA, IB. Основной антигенной структурой являет ся белок, с которым связан олигосахарид, общий для антигенов групп крови, он является составной частью молекулы гликофори

на, т. е. гликопротеида, находящегося в мембране эритроцитов. Ген Н обеспечивает синтез фермента α L фукозилтрансферазы, который переносит на концевую D галактозу α L фукозу. Обра зуется гликопротеид группы крови Н, который является полупро

дуктом для появления других антигенов. Ген IA регулирует синтез фермента α D GalNAс трансферазы, который катализирует свя зывание СalNAc на β D галактозу, при этом возникает естествен

ный антиген, характерный для группы А. Экс прессия гена IВ по является в синтезе α D галактозилтрансферазы. При связывании галактозы на концевую галактозу гликозида возникает антиген В. Другими естественными антигенами являются продукты экспрес сии большого иммунокомпетентного комп лекса, т. е. вопрос ка сается генов, локализованных на 6 хромосомах, экспрессия кото рых проявляется в возникновении белков клеточных мембран, характерных для данного индивидуума. Гены этого комплекса ло кализуются в локусах А, В, С. При экспрессии антигенов лейко цитов человека — А, В, С образуется транс мембранный глико

протеид с молекулярной массой 43 000, который нековалентно связывается с β2 микроглобулином (молекулярная масса 12 000), локализованным на периферии и кодированным генами других хромосом.

2.Антитела — иммуноглобулины. Среди множества различных белков живого организма особой видоспецифичностью обладают антитела и иммуноглобулины. Молекулы антител появляются

всыворотке крови позвоночных как ответ на контакт с антигеном — белком или каким либо другим высокомолекулярным соедине нием, чужеродным для данного вида. Эта реакция называется иммун ной реакцией. Молекулы антител могут соединяться с молекула ми соответствующего антигена в комплексе антиген—антитело.

349

Тема 32. Биохимия иммунной системы

Образующиеся при первом контакте с чужеродным агентом антитела впоследствии, если этот же микробный агент проникнет

вкровь или лимфу, могут нейтрализовать или инактивировать его, связавшись с его антигенными компонентами.

Вплазме крови человека присутствуют 4 основных класса иммуноглобулинов, большую часть которых обычно составляют иммуноглобулины класса G. Палочкообразные молекулы антител (молекулярный вес 150 000) состоят из четырех полипептидных цепей: двух идентично «тяжелых» или Н цепей с молекулярным весом 50 000 (состоят из 20 аминокислот) и двух идентичных «лег ких» или L цепей с молекулярным весом 25 000 (состоят из 450–575 аминокислот). H и L цепи связаны дисульфидными мо стиками в 4 цепочную структуру и имеют 2 особых участка для связывания антигена, комплементарные структурным группи ровкам этого последнего. В молекуле антитела имеется обычно 2 таких связывающих участка, благодаря чему возможно образо вание 3 мерной решетки, состоящей из чередующихся молекул антигена и антител. Через определенный временной промежуток,

втечение которого происходит ее рост, эта решетка выпадает

восадок из сыворотки крови.

Кроме связывания антигенов, IgM является первым иммуногло булином, синтезируемым в ответ на действие данного антигена; в комплексе с антигеном он может связывать комплемент. IgG син тезируется в ответ на эндогенное воздействие после IgM, действует (главным образом) против вирусов, бактерий и токсинов. В комплек се с антигеном способен связывать комплемент, проходит через пла центарный барьер и в течение первого года жизни является един ственным иммуноглобулином, который защищает новорожденного. IgA после секреции из В клеток связывается на поверхности эпите лиальных клеток бронхов и пищеварительного тракта. IgD являет ся одним из рецепторов, локализующихся на поверхности В лим фоцитов, его свойства ограничены. IgE являетсятипичным иммуноглобулином, возникающим при воздействии на организм аллергенов или паразитов; он связан с тучными клетками и при взаимодействии с антигеном способствует высвобождению со держимого этих клеток.

350