Пути обезвреживания аммиака в организме — синтез глутамина и мочевины.

1. Синтез глутамина.Реакция катализируется глутаминсинтетазой:

Распределение и субклеточная локализация. Реакция протекает в цитозоле клеток всех тканей, но особенно выражена в мозге, где аммиак наиболее токсичен, и мышцах, где обмен белков мышц сопровождается образованием значительных количеств аммиака.

Функции глутамина:

a) во всех тканях глутамин является донором азота для синтеза важных молекул, в частности, для пуринового и пиримидинового синтеза;

б) является нетоксичной формой транспорта аммиака из разных тканей к клеткам печени, где он превращается в мочевину;

в) в кишечнике служит источником энергии для энтероцитов;

г) в почках участвует в поддержании кислотно-щелочного равновесия. Гидролиз амидной группы в боковой цепи глутамина глутаминазой позволяет связывать протоны. Это особенно важно в условиях метаболического ацидоза.

2. Синтез мочевины. Печень — единственный орган, клетки которого содержат все ферменты синтеза мочевины и, следовательно, являются главным местом ее синтеза. Участвуют митохондриальные ферменты и ферменты цитозоля.

Суммарная реакция синтеза мочевины:

Аспартат + NH₃ + CO₂ + 3АТФ 

3 H₂O + мочевина + фумарат + 2АДФ + АМФ + 2Фн + пирофосфат.

Энергетический баланс. 3 молекулы АТФ расходуется на синтез каждой молекулы мочевины.

1.Синтез карбамоилфосфата (происходит в митохондриях):

2.Орнитиновый цикл мочевинообразования:

Реакции декарбоксилирования

Синтез серотонина:

Биологическая роль серотонина:

1. Центральное действие (ЦНС) — повышение аппетита, регуляция памяти, настроения, поведения, функций сердечно-сосудистой и эндокринной систем.

2. Периферическое действие — активирует перистальтику, повышает агрегацию тромбоцитов, проницаемость мелких сосудов, оказывает радиопротекторное действие.

Синтез гистамина:

Биологическая роль гистамина: повышает тонус гладкой мускулатуры, расширяет капилляры, снижает АД, повышает секрецию желудка и выделение желчи, участвует в развитии воспаления и развитии боли.

Синтез γ-аминомасляной кислоты (ГАМК):

Биологическая роль ГАМК: медиатор торможения.

Синтез дофамина, норадреналина и адреналина:

Биологическая роль катехоламинов: увеличивают потребление кислорода клетками, органами и организмом; повышают активность ферментов цикла Кребса, дыхательной цепи; стимулируют синтез АТФ; повышают АД.

Химия нуклеопротеинов Нуклеиновые кислоты— биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды.

Азотистые основания (АО): Пуриновые
Пиримидиновые

Нуклеотидсостоит из азотистого основания, сахара (пентозы) и остатков фосфорной кислоты.

Свойства АО: гидрофобность, копланарность, поглощение УФ при 260 нм.

Нуклеозид= АО + пентоза (рибоза или дезоксирибоза). Пентоза присоединяетсяN-гликозидной связью.

Свойства нуклеозидов: гидрофильность.

Нумерация атомов: в АО нумеруют 1, 2, 3 и т. д., в пентозе — 1^/, 2^/, 3^/, и т. д.

Нуклеотид = нуклеозид + 1–4 остатка H₃PO₄.

Свойства нуклеотидов: кислотность, отрицательный заряд.

Номенклатура:

АЗОТИСТОЕ ОСНОВАНИЕ	НУКЛЕОЗИД (+ рибоза)	НУКЛЕОТИД (+ фосфат)
Пурины АДЕНИН ГУАНИН ГИПОКСАНТИН	АДЕНОЗИН* ГУАНОЗИН ИНОЗИН	АДЕНОЗИН монофосфат (АМФ)*; дифосфат (АДФ); трифосфат (АТФ). ГУАНОЗИН монофосфат (ГМФ), … ИНОЗИН монофосфат (ИМФ), …
Пиримидины УРАЦИЛ ЦИТОЗИН ТИМИН	УРИДИН ЦИТИДИН ТИМИДИН (+дезоксирибоза)	УРИДИН монофосфат (УМФ), … ЦИТИДИН монофосфат (ЦМФ), … ТИМИДИН монофосфат (ТМФ), …

* — если сахар дезоксирибоза — дезоксиАДЕНОЗИН, дАМФ.

Биологическая роль нуклеотидов:

1. являются универсальными источниками энергии в клетке (АТФ, ГТФ);

2. являются активаторами и переносчиками мономеров в клетке (например, УДФ-глюкоза, ЦДФ-холин);

3. являются аллостерическими регуляторами активности ферментов;

4. входят в состав коферментов (НАД⁺, НАДФ⁺, ФАД, КоА- SH);

5. циклические мононуклеотиды (цАМФ, цГМФ) являются вторичными посредниками действия гормонов и других сигналов на клетку;

6. являются мономерами в составе нуклеиновых кислот.

СТРОЕНИЕ ДНК

В ДНК входят 4 типа АО: А, Т, Г, Ц; сахар дезоксирибоза. Связь между нуклеотидами образуется с участием 3^/-ОН-группы одного нуклеотида и 5^/-остатком фосфорной кислоты другого (3^/–5^/-фосфодиэфирная связь). В результате молекула полинуклеотида приобретает направленность — у нее есть 3^/-конец и 5^/-конец.

Под первичной структурой ДНК понимают последовательность нуклеотидов в одной полинуклеотидной цепи.

Вторичная структура ДНК (1953 г., Д. Уотсон, Ф. Крик) — двойная спираль, построенная по принципам комплементарности (А — Т, Г — Ц) и антипараллельности (3^/-концу одной цепи соответствует 5^/-конец другой).

Силы, стабилизирующие двойную спираль: 1) горизонтальные водородные связи между АО (А = Т, Г ≡ Ц); 2) вертикальные «стейкинг»-взаимодействия между АО; 3) гидрофобные взаимодействия (АО обращены внутрь, к оси спирали, а полярные пентозы и фосфаты — наружу).

Силы, дестабилизирующие двойную спираль: электро-статические взаимодействия между отрицательно заряженными фосфатами: а) в пределах одной цепи; б) между цепями.

Поверхность двойной спирали имеет две спиральные бороздки — большую и малую. Белки связываются с ДНК в области большой бороздки, куда выступают АО.

Денатурация (плавление) ДНК — процесс расхождения нитей и формирования одноцепочечных молекул. Происходит при повышении температуры (около 70°С), при репликации и транскрипции (в отдельных участках). При постепенном снижении температуры наблюдается ренатурация.

Третичная структура ДНК — формируется только в связи с белками и служит для компактной упаковки ДНК в ядре. Белки, входящие в состав нуклеопротеинов:

1. Гистоновые: богаты аргинином и лизином, имеют «+» заряд (основные). Связь с НК — ионная.

5 классов гистонов — Н1, Н2А, Н2В, Н3, Н4.

2. Негистоновые.

Уровни упаковки генетического материала:

1. Нуклеосомный. Нуклеосома состоит из октамера гистонов (содержит 8 молекул гистонов — по два каждого класса, кроме Н1), вокруг этого ядра молекула ДНК делает 1,5–2 оборота.

2. Соленоидный — обеспечивается гистоном Н1.

3. Петлевой — в образовании петель принимают участие негистоновые белки.

4. Уровень метафазной хромосомы — высший уровень спирализации хроматина.

Модификации гистонов (фосфорилирование, ацетилирование) приводят к уменьшению их заряда, в результате чего гистоны легче отсоединяются от ДНК, и она становится доступна ферментам репликации и транскрипции.

Функции ДНК: хранение, воспроизводство и передача по наследству генетического материала, экспрессия генов.