- •Биохимия азотистый обмен в норме и при патологии
- •Глава 1. Классификация и общность ролей азотсодержащих соединений
- •Глава 2. Метаболизм аминокислот
- •2.1. Гидролитическая стадия катаболизма полипептидов
- •Судьба аминокислот в клетке
- •2.2.1.1. Реакции декарбоксилирования
- •Варианты лишения аминокислоты аминогруппы
- •2.2.1.3. Особенности катаболизма циклических аминокислот
- •2.2.1.4. Судьба продуктов распада аминокислот
- •2.3. Анаболизм аминокислот
- •2.4. Особенности обмена отдельных аминокислот.
- •Глава 3. Метаболизм нуклеотидов
- •3.1. Классификация и номенклатура нуклеотидов
- •3.2. Особенности строения, биологическая роль нуклеиновых соединений
- •3.2.1. Функции мононуклеотидов
- •3.2.2. Значение динуклеотидов
- •3.2.3. Полинуклеотиды
- •3.2.3.1. Виды рнк
- •3.2.3.2. Варианты днк
- •Физико-химические и биологические свойства нуклеиновых кислот
- •Катаболическая фаза обмена нуклеотидов
- •3.3.1.Распад нуклеотидов в тканях и жкт
- •3.3.2.Специфические пути преобразования нуклеотидов
- •Конечный продукт модификации пуринов - мочевая кислота
- •3.3.2.2. Схема разрушений пиримидиновых колец
- •Пути синтеза мононуклеотидов
- •3.4.1. Генез пуриновых нуклеотидов
- •Образование пиримидиновых колец
- •Подготовка мононуклеотидов к полимеризации
- •Патология обмена мононуклеотидов
- •Тесты к главе 3
- •Глава 4. Синтез азотсодержащих биополимеров
- •4.1. Общие принципы реакций
- •4.2. Репликация днк
- •4.3. Синтез и процессинг рнк
- •4.4. Генерирование полипептидов
- •Положения генетического кода
- •4.5. Регуляция синтеза азотсодержащих биополимеров
- •4.6. Причины нарушений генеза азотсодержащих биополимеров
- •4.7. Принципы профилактики и терапии наследственных болезней
- •Строение протеиногенных аминокислот
- •Гидрофобные аминокислоты
- •Гидрофильные нейтральные аминокислоты
- •Кислые аминокислоты
- •Основные аминокислоты
Варианты лишения аминокислоты аминогруппы
Описано несколько механизмов реакций дезаминирования азотсодержащих соединений (гидролитическое, окислительное, восстановительное, внутримолекулярное и т. д.) (см. Приложение, табл.3). Часть из них не характерна для аминокислот (гидролитическому подвергаются пуриновые и пиримидиновые основания), восстановительное и вышеописанный вариант дезаминирования регистрируются в полости кишечника, где протекают под действием ферментов гнилостной микрофлоры. В окислительном дезаминировании участвует НАД+, отсюда понятно, что редокс–потенциал окисляемого субстрата должен быть более электроотрицательным, т. е. подобной реакции подвергаются, в первую очередь, кислые аминокислоты (глутаминовая и аспарагиновая кислоты).
Оригинально лишается аминогруппы гистидин:
Подобный способ дезаминирования называется внутримолекулярным. Большинство же аминокислот теряет аминогруппу при взаимодействии с α-кетокислотой. Происходит взаимный обмен функциональными группами: из аминокислоты получается α-кетокислота, а исходная α-кетокислота становится аминокислотой (см. Приложение, табл. 4). Ферменты, катализирующие реакцию, принадлежат к аминотрансферазам, а процесс называется переаминированием, или трансаминированием. В общем виде он выглядит так:
Особая роль в данной реакции принадлежит коферменту - активной форме витамина В6 (фосфопиридоксаль фосфопиридоксамин) (см. Приложение, табл. 4). Из всех аминофераз наибольшей активностью обладают АлАТ и АсАТ, колебания в скорости катализируемых ими реакций используются в целях диагностики, в основном, болезней миокарда и печени. Если патологический процесс повреждает мембрану гепатоцитов, и их содержимое попадает в общий кровоток, то в первую очередь, регистрируется рост активности АлАТ. Когда происходят сходные альтерации в клетках сердечной мышцы, в крови повышается активность АсАТ.
Взаимоотношения между переаминированием и дезаминированием хорошо иллюстрируются глюкозо-аланиновым циклом (Схема 2),с помощью которого из мышц переносятся Н2N-группы в печень, где преобразуются в мочевину, а миоциты обеспечиваются глюкозой, получившейся в гепатоцитах путем ГНГ из аланина.
2.2.1.3. Особенности катаболизма циклических аминокислот
Несмотря на то, что на сходный способ распада циклических аминокислот приходится около 1%, он приобретает особое значение при генетической патологии, когда вследствие точечной мутации блокируется активность одного из физиологических ферментов и тогда накапливающийся субстрат подвергается преобразованиям, сходным с обычным распадом ПВК, но с образованием токсичных продуктов (Схема 2.2.1.3.1).
Все циклические аминокислоты (фен, тир, три, гис) отличаясь радикалами, в своей основе имеют аланин, который при переаминировании дает ПВК, где в качестве радикала могут служить индол, имидазол, фенол, бензол. Дальнейшие реакции можно изобразить в следующей схеме:
Если в клетке на данный момент гипоксия, при этом растет концентрация НАДН+Н+, чтобы не смещался рН, восстановленная форма НАД отдает свои водороды гомологам ПВК. Эта реакция (а) тупиковая - как только давление О2 приходит в норму, полученные соединения вновь окисляются в исходные вещества, которые в митохондриях подвергаются преобразованиям, сходным с окислительным декарбоксилированием пирувата. Большая часть получившихся при этом метаболитов циклических аминокислот токсична, поэтому они отправляются в печень для обезвреживания. Для этих целей обычно используется глутамин, который взаимодействуя с конечным соединением, инактивирует его, и последний током крови доставляется в почки выделяется в составе мочи (см. Приложение, табл. 5).
Классическим примером опасности появления подобных продуктов в необычных количествах служит наследственное заболевание, получившее название по одному из них - фенилкетонурия (олигофрения фенилпирувика). Его причина – генетический блок фенилаланин -4 -гидроксилазы. В этих условиях сохраняющийся фенилаланин
Схема 2.2.1.3.1. Схема преобразований циклических аминокислот
подвергается вышеописанным изменениям и в крови появляются патологические продукты: фенил-ПВК, фенил-лактат, фенилацетат; легко преодолевая гематоэнцефалический барьер, они вызывают повреждения в ЦНС.