1. Ферменти визначення властивості ферментів як біологічних каталізаторів
 Скачать 0.77 Mb.
|
|
3. Пряме та непряме дезамінування вільних L-амінокислот в тканинах. 4. Декарбоксилювання L-амінокислот в організмі людини. Фізіологічне значенняутворених продуктів. Окислення біогенних амінів. Реакція дскарбоксилування амінокислот полягає у відщепленні діоксиду вуглецю від молекули амінокислоти з утворенням амінів (біогенних амінів), значна частина яких має високу фізіологічну активність як гормони, нейромедіатори, або є їх попередниками чи метаболітами: Реакція каталізується ферментами - декарбоксилазами амінокислот, коферментом яких є піридоксальфосфат, що в ході каталітичного акту утворює з амінокислотами шифові основи, подібні до розглянутих в реакціях транс амінування. Декарбоксилази амінокислот є стереоспецифічними ферментами, що діють тільки наL-стереоізомери.Дскарбоксилуванню можуть підлягати як ациклічні, так і циклічні амінокислоти; в сечі людини знайдено близько сорока різних біогенних амінів.Процеси декарбоксилування амінокислот активно перебігають у порожнині товстої кишки під дією ферментів мікроорганізмів, що є компонентами нормальної мікрофлори травного тракту людини (“бактеріальне гниття білків у кишечнику”).Прикладами реакцій декарбоксилування амінокислот у кишечнику є утвореннятоксичних діамінів, т.з. птомаїнів (“трупних отрут) з діаміномонокарбонових кислот орнітину та путресцину.Зокрема, продуктом декарбоксилування орнітину (а, 8-діаміновалсріанової кислоти) є тетраметилендіамін путресцина продуктом декарбоксилування лізину (а, є діамінокапронової кислоти) - пентаметилендіамін кадаверин. Окислення біогенних амінів Накопичення біогенних амінів в організмі спричиняє несприятливі патофізіологічнізміни з боку серцево-судинної системи, кишечника, інших гладком’язових органів.Знешкодження (детоксикація) фізіологічно активних амінів відбувається в клітинах печінки за участі моноамінооксидази мітохондрій - ФАД-залежного ферменту, щоспричиняє окислювальне дезамінування амінів до альдегідів Альдегіди - продукти дезамінування біогенних амінів - окислюються до відповіднихкислот і підлягають подальшій окислювальній деградації або екскретуються з організму із сечею. Аміак надходить у систему синтезу сечовини. 5. Шляхи утворення та знешкодження аміаку в організмі. Головним у кількісному відношенні джерелом наконичення аміаку в організмі людини є окислювальне дезамінування амінокислот, тобто білковий катаболізм: азот сечовини - кінцевого азотовмісного продукту дсградацї білків – складає близько 90 % всього азоту, що екскретується. Додатковими джерелами ендогенного аміаку є реакції дезамінування біогенних амінів, азотистих основ, які утворюються при катаболізмі нуклеотидів. Значна кількість вільного аміаку всмоктується в кров із системи ворітної вени (v. porta) внаслідок його утворення при катаболізмі азотовмісних біоорганічних сполук (головним чином, білків продуктів харчування) кишковими бактеріями.Основним джерелом утворення аміаку в тканині головного мозку є реакція гідролітичного дезамінування АМФ до інозинмонофосфату (ІМФ), що каталізується ферментом аденозиндезаміназою: АМФ+H 2 O --- ІМФ+NH 3 Аміак, що вивільняється, знешкоджується в результаті глуглутамінсинтетазної реакції, утворюючи з L-глутамату глутамін, який виводиться з головного мозку. Основной реакцией связывания аммиака, протекающей во всех тканях организма, является синтез глутамина под действием глутаминсинтетазы:Ещё одной реакцией обезвреживания аммиака в тканях можно считать синтез аспарагина под действием аспарагинсинтетазы. 6. Біосинтез сечовини: послідовність ферментних реакцій біосинтезу, генетичніаномалії ферментів циклу сечовини. 1. Утворення з аміаку та дюксиду вуглецю за участю АТФ карбамоїлфосфату:Реакція каталізується карбамоїлфосфатсинтетазою. Джерелом аміногрупи (у вигляді молекули аміаку) с глутаматдегідрогсназна реакція. 2. Перенесення карбамоїльної групи на орнітин з утворенням цитруліну (фермент -орнітинкарбамоїлтрансфераза): 3. Акцептування другої аміногрупи шляхом взаємодії цитруліну з L-аспартатом(фермент - аргініносукцинатсинтетаза): 4. Розщеплення аргініносукцинату при дії ферменту аргініносукцинатліази; продуктами реакції є аргінін - безпосередній попередник сечовини - та фумарат: 5. Гідроліз аргініну при дії ферменту аргінази з утворенням сечовини та регенера- цією орнітину (завершення метаболічного циклу Генетичні дефекти ферментів синтезу сечовини Існують спадкові ензимопатії, спричинені повним або частковим дефектом утворення в печінці окремих ферментів циклу сечовиноутворення. Найважчими клінічними проявами характеризуються порушення синтезу карбамоїлфосфатсинтетази та орнітинкарбамоїлтрансферази. Діти з такими генетичними дефектами страждають вираженою енцефалопатією, прояви якої дещо послаблюються в умовах повного виключення споживання харчових білків. 7. Загальні шляхи метаболізму вуглецевих скелетів амінокислот в організмі людини. Глюкогенні та кетогенні амінокислоти. Двадцять L-амінокислот, що розрізняються за своєю хімічною структурою, біологічною роллю та особливостями метаболізму, входять до складу білків організму і присутні в клітинах та екстрацелюлярних просторах у вільному стані. Безазотисті скелети вільних амінокислот, які утворюються в результаті трансаміпувашія та дезамінування, - це метаболіти гліколізу, цитратного циклу, Р-окислення жирних кислотабо речовини, що можуть перетворюватися в інтермедіати цих головних катаболічних шляхів організму. Глюкогенні амінокислоти L-Амінокислоти, щометаболізуютьсявциклітрикарбоновихкислот, можутьвключатисвоївуглецевіскелетивмолекулиглюкози. Ціамінокислоти, використанняякихусинтезіглюкозиреалізуєтьсяпісляїхвходженнявЦТКчерезацетил-КоА,а-кетоглутарат, сукциніл-КоА та фумарат, отримали назву глюкогенних амінокислот. Кетогенні амінокислоти Дві L-амінокислоти включаються в катаболізм тільки через ацетоацстил-КоА, якийу клітинах печінки може перетворюватися на кетонові тіла ацетоацетат таβ-гідроксибутират. Це - кетогенні амінокислоти. Деякі амінокислоти віддають своївуглецеві фрагменти на утворення як глюкози, так і кетонових тіл.Кетогенез із амінокислот має особливо негативне значення при деяких порушенях ферментних процесів, зокрема при некомпенсованому цукровому діабеті, у зв’язку зчим таким хворим рекомендується обмежувати надходження кетогенних амінокислот у складі продуктів харчування. 8. Біосинтез та біологічна роль креатину і креатинфосфату. Креатин - азотиста сполука, яка у вигляді креатинфосфату має важливе значення в енергозабезпеченні функції м’язів. Біосинтез креатину відбувається за участю амінокислот гліцину, аргініну та метіоніну. Процес синтезу складається з двох стадій: ша стадія - відбувається в нирках і полягає в утворенні глікоціаміну (гуанідинацетату) із аргініну та гліцину (фермент гліцинамідинотрансфераза)'. а стадія - відбувається в печінці, куди тікоціамін надходить з током крові, і полягає в метилюванні глікоціаміну до креатину за участю 8-аденозилметіоніну фермент гуанідинацетатметилтрансфераза): Фосфорилування креатину при дії креатинфосфокінази генерує креатинфосфат - джерело термінової регенерації АТФ прим язовому скороченні. Незворотна нсфермснтативна дегідратація і дефосфорилування крсатинфосфату призводить доутворення ангідриду креатину - креатиніну. У формі креатиніну з організму людини виділяється із сечею значна частина азоту амінокислот; у здорової людини виділення креатиніну пропорційне масі м’язових тканин і значно збільшується за умов травматичних пошкоджень м’язів. 9. Глутатіон: будова, біосинтез та біологічні функції глутатіону Глутатіон - трипептид γ-глутамініл-цистеїннл-гліцин, що має у своєму складі вільну сульфгідрильну групу: Глутатіон міститься в клітинах тваринного організму у високій концентрації (близько5 мМ). Глутатіон оборотно перетворюється з відновленої (Г-SН) до окисленої(Г-S-S-Г) форми, відіграючи роль буфера SН-груп.Біохімічна функція глутатіону в організмі повязана з відновленням і детоксикацією органічних пероксидів - похідних пероксиду водню НО-ОН, умолекулі якого один (гідропероксиди) або обидва (алкілпероксиди) атоми водню заміщені на алкільні радикали:R-O-O-HR-O-O-RПри взаємодії глутатіону з гідропероксидом утворюються нешкідливі органічні спир- ти, що підлягають подальшому окисленню:Реакція каталізується ферментом глутатіонпероксидазою, що містить в активному центрі атом селену (е. Зворотне відновлення Г-SS-Г до Г каталізується НАДФН-залежною глутатіонредуктазою. 10. Спеціалізовані шляхи метаболізму циклічних амінокислот - фенілаланіну, та тирозину Особливістю метаболізму в тваринних організмах циклічних амінокислот феніла-ланіну та тирозину є утворення з них численних фізіологічно активних сполук гормональної та медіаторної дії, а саме: катехоламінів (адреналіну, норадреналіну), тиреоїдних гормонів, меланінів (рис. 18.7). 1. Шляхи метаболізму фенілаланіну 1.1. Катаболічний шлях обміну полягає у втраті фенілаланіном аміногрупи (в реакції трансамінування) з утворенням фенілпірувату та кінцевого метаболіту фенілацетату, що екскретується з організму. 1.2. Шлях синтезу фізіологічно активних сполук починається з перетворення фенілаланіну на тирозин при дії ферменту фенілаланіпгідроксилази з подальшим перетворенням тирозину (див. нижче). 2. Шляхи метаболізму тирозину 2.1. Катаболічний шлях обміну полягає у трансамінуванні тирозину і перетворенні його на р-оксифенілпіруват, який окислюється до гомогентизинової кислоти у складній реакції, коферменту роль у якій виконує аскорбінова кислота (вітамін С подальші перетворення полягають в окисленні гомогентизату до фумарилацетоацетату (фермент оксидаза гомогентизинової кислоти) та розщепленні фумарилацетоацетатудо фумарату та ацетоацетату. 2.2. Шлях синтезу катехоламінів та меланінів (пігментів шкіри). Шлях починається з окислення тирозину за участю специфічної гідроксилази до 3,4-діоксифенілаланіну(ДОФА), на рівні якого відбувається дивергенція двох обмінних шляхів: утвореннякатехоламінів (через декарбоксилування до дофаміну) та меланінів (через окисленнятирозиназою до дофахінону). 2.3. Шлях синтезу тиреоїдних гормонів-реалізується в клітинах щитовидної залози і полягає в утворенні йодованих тиронінів. 11. Спадкові ензимопатії обміну циклічних амінокислот - фенілаланіну та тирозину. Фенілкетонурія - ензимопатія, спричинена генетичним дефектом синтезу феніл-аланінгідроксилази. Внаслідок блокування утворення тирозину з фенілаланіну останній у збільшеній кількості надходить на шлях утворення фенілпірувату та фенілацетату, які в надмірних концентраціях накопичуються в організмі хворих. Концентрація фенілаланіну в крові хворих зростає в десятки разів, досягаючи 100-800 мг/л норма мг/л). Патологія проявляє себе ранніми порушеннями психічного розвитку дитини - фенілпіровиноградна олігофренія (oligophrenia phenylpyruvica). Алкаптонурія - ензимопатія, викликана генетично детермінованою недостатністю ферменту оксидази гомогентизиповоїкислоти. Характерним проявом захворювання є надмірне виділення гомогентизинової кислоти із сечею, яка при додаванні лугів набуває темного забарвлення; акумуляція гомогентизагу в тканинах суглобів призводить до розвитку артритів. Альбінізм - ензимопатія, біохімічною основою якої є спадкова недостатність ферменту тирозинази, що каталізує реакції, необхідні для утворення чорних пігментів меланінів. Відсутність меланінів у меланоцитах шкіри проявляється недостатньою(або відсутньою) пігментацією шкіри та волосся, підвищеною чутливістю шкіри досонячного світла, порушенням зору. |