ФГАОУ ВПО «Северо-Восточного Федерального Университета имени М.К.Аммосова»

Медицинский институт

Реферат «Особенности обмена серосодержащих аминокислот: метионин и цистеин»

Выполнила: Студентка 3-го курса

МИ группы ФАРМ 301-1, Семенова Н.А.

Проверила: доцент кафедры биохимии и

Биотехнологии, к.б.н., Соловьева М.И.

Якутск 2015 год

Оглавление

Введение 2

Особенности обмена метионина 4

Обмен цистеина 6

Метионин 9

Цистеин 11

Заключение 12

Использованная литература 12

Введение

Сера очень важна для организма человека. Три важнейшие функции серы в организме:

1. Дегидратация и детоксикация

Сера ответственна за ионный обмен в клетке, который обеспечивает так называемый калиево-натриевый насос мембран клеток. Именно сера обеспечивает правильное функционирование этой системы, от которой зависит проницаемость клеточных мембран. Это нужно для того, чтобы необходимые питательные вещества доставлялись в клетку , а токсины и продукты жизнедеятельности выводились из нее.

2. Выработка энергии

Сера является компонентом инсулина, очень важного гормона, регулирующего усвоение глюкозы клетками для выработки энергии. Сера также нужна тиамину и биотину для поддержания нормального углеводного обмена.

3. Структура тканей и регенерация

Сера – неотъемлемая составляющая протеинов большинства тканей организма кровеносных сосудов, волос и ногтей, кожи и других органов. Сера образует гибкие дисульфидные связи внутри протеинов, обеспечивающие гибкость и подвижность тканей. Все клетки организма находятся в состоянии постоянной регенерации, для которой необходимо присутствие достаточного количества серы в нашем рационе, что обеспечит противостояние разрушению тканей свободными радикалами, а значит, будет способствовать омоложению.

В состав белков человека входят 2 аминокислоты, содержащие серу, - метионин и цистеин. Эти аминокислоты метаболически тесно связаны между собой.

Рассмотрим более подробно обмен серосодержащих аминокислот.

Особенности обмена метионина

Метионин - незаменимая аминокислота. Она необходима для синтеза белков организма, участвует в реакциях дезаминирования, является источником атома серы для синтеза цистеина. Метионил-тРНК участвует в инициации процесса трансляции.

Метильная группа метионина - мобильный одноуглеродный фрагмент, используемый для синтеза ряда соединений. Перенос метильной группы метионина на соответствующий акцептор называют реакцией трансметилирования, имеющей важное метаболическое значение.

Метальная группа в молекуле метионина прочно связана с атомом серы, поэтому непосредственным донором этого одноутлеродного фрагмента служит активная форма аминокислоты.

Реакция активация метионина

Активной формой метионина является S-аденозилметионин (SAM) - сульфониевая форма аминокислоты, образующаяся в результате присоединения метионина к молекуле аденозина. Аденозин образуется при гидролизе АТФ (см. схему 1).

Эту реакцию катализирует фермент метионин аденозилтрансфераза, присутствующий во всех типах клеток. Структура (-S⁺-CH₃) в SAM - нестабильная группировка, определяющая высокую активность метильной группы (отсюда термин "активный метионин"). Эта реакция уникальна для биологических систем, так как, по-видимому, является единственной известной реакцией, в результате которой освобождаются все три фосфатных остатка АТФ.

Отщепление метильной группы от SAM и перенос её на соединение-акцептор катализируют ферменты метилтрансферазы. SAM в ходе реакции превращается в S-аденозилгомоцистеин (SAT) (схема 2).

Примеры реакций трансметилирования

Синтез фосфатидилхолина из фосфатидилэтиноламина

Фосфатидилхолины (лецитины) - наиболее распространённая группа глицерофосфолипидов, участвующих в образовании мембран клеток и липопротеинов, в составе которых осуществляется транспорт липидов (см. схему 3).

Синтез карнитина

Карнитин - переносчик жирных кислот через мембрану митохондрий (см. схему 4).

Синтез креатина

Креатин необходим для образования в мышцах высокоэнергетического соединения - кре-атинфосфата. Синтез креатина идёт в 2 стадии с участием 3 аминокислот: аргинина, глицина и метионина. В почках образуется гуанидинацетат при действии глицинамидинотрансферазы (см. схему 5).

Затем гуанидинацетат транспортируется в печень, где происходит реакция его метилирования (см. схему 6).

Креатин с кровотоком переносится в мышцы и клетки мозга, где из него образуется высокоэнергетическое соединение - креатинфосфат. (см. схему 7).

Эта реакция легко обратима и катализируется ферментом креатинкиназой. Фермент локализован в цитозоле и митохондриях клеток, обладает органоспецифичностью. В норме активность его в крови очень мала. Обнаружено три изоферментные формы креатинкиназы.

Креатинфосфат играет важную роль в обеспечении энергией работающей мышцы в начальный период. В результате неферментативного дефосфорилирования, главным образом в мышцах, креатинфосфат превращается в креатинин, выводимый с мочой. Суточное выделение кре-атинина у каждого индивидуума постоянно и пропорционально общей мышечной массе (см. схему 8).

Определение содержания креатина и креати-нина в крови и моче используется для характеристики интенсивности работы мышц в спортивной медицине и при некоторых патологических состояниях. Определение активности фермента креатинкиназы и его изоферментных форм в крови используется в медицине для диагностики таких заболеваний, как инфаркт миокарда, миопатии, мышечные дистрофии и др.

Реакции трансметилирования используются также для:

• синтеза адреналина из норадреналина;

• синтеза анзерина из карнозина;

• метилирования азотистых оснований в нук-леотидах и др.;

• инактивации метаболитов (гормонов, медиаторов и др.) и обезвреживания чужеродных соединений, включая и лекарственные препараты.

Регенерация метионина

Реакции метилирования играют важную роль в организме и протекают очень интенсивно. Это вызывает большой расход метионина, так как он является незаменимой аминокислотой (в клетках метионин синтезироваться не может). В связи с этим большое значение приобретает возможность регенерации метионина с участием заменимых аминокислот (Сер, Гли). В результате отщепления метильной группы SAM превращается в S-аденозилгомоцистеин (SAT), который при действии гидролазы расщепляется на аденозин и гомоцистеин (схема 9).

Гомоцистеин может снова превращаться в ме тионин под действием гомоцистеинметилтранс феразы. Донором метильной группы в этом случае служит N⁵-метил-Н₄-фолат (схема 10).

Промежуточным переносчиком метильной группы в этой реакции служит производное витамина В₁₂ - метилкобаламин, выполняющий роль кофермента.

Метионин - незаменимая аминокислота, однако может регенерироваться из гомоцистеина. Следовательно, незаменим именно гомоцистеин, но единственным его источником в организме служит метионин. В пище гомоцистеина крайне мало, поэтому потребности человека в метиони-не и гомоцистеине обеспечиваются только мети-онином пиши. Общая схема метаболизма метионина, связанная с обменом одноуглеродных фрагментов, представлена на схеме 11.

Первичным донором одноуглеродныхкфраг-ментов является серии. Образовавшийся N⁵,N¹⁰-метилен-Н₄-фолат восстанавливается до N⁵-метил-Н₄-фолата, передающего метильную группу на кобаламин (витамин В₁₂). Метилкобаламин непосредственно участвует в регенерации метионина. Гомоцистеин может использоваться также для синтеза цистеина.