Схема обоих этапов трансдезаминирования.

Непрямое дезаминирование аминокислот происходит при участии 2 ферментов: аминотрансферазы (кофермент ПФ) и глутаматдегидрогеназы (кофермент NAD⁺).

Значение этих реакций в обмене аминокислот очень велико, так как непрямое дезаминирование – основной способ дезаминирования большинства аминокислот.

Обе стадии непрямого дезаминирования обратимы (рис. 3), что обеспечивает как катаболизм аминокислот (рис. 3, А), так и возможность образования практически любой аминокислоты из соответствующей α-кетокислоты (рис. 3, Б).

В мышечной ткани активность глутаматдегидрогеназы низка, поэтому в этих клетках при интенсивной физической нагрузке функционирует ещё один путь непрямого дезаминирования с участием цикла ИМФ-АМФ. Вначале происходит перенос аминогруппы аминокислот на аспартат, затем на инозиновую кислоту (ИМФ) и в завершение - дезаминирование АМФ. Представленная схема отражает последовательность реакций непрямого неокислительного дезаминирования:

Можно выделить 4 стадии процесса:

• трансаминирование с α-кетоглутаратом, образование глутамата;
• трансаминирование глутамата с оксалоацета-том (фермент ACT), образование аспартата;
• реакция переноса аминогруппы от аспартата на ИМФ (инозинмонофосфат), образование АМФ и фумарата;
• гидролитическое дезаминирование АМФ.

Перенос аминогруппы от аспартата и синтез АМФ происходят следующим образом (см. схему А на рис. 3).

Схема А

 

Реакция дезаминирования адениловой кислоты происходит под действием фермента АМФ дезаминазы (см. схему Б на рис. 3).

 

Схема Б

Рис. 3. Биологическая роль непрямого дезаминирования. А - при катаболизме почти все природные аминокислоты сначала передают аминогруппу на а-кетоглутарат в реакции трансаминирования с образованием глутамата и соответствующей кетокислоты. Затем глутамат подвергается прямому окислительному дезаминированию под действием глутаматдегидрогеназы, в результате чего получаются а-кетоглутарат и аммиак;

Б - при необходимости синтеза аминокислот и наличии необходимых а-кетокислот обе стадии непрямого дезаминирования протекают в обратном направлении. В результате восстановительного аминирования а-кетоглутарата образуется глутамат, который вступает в трансаминирование с соответствующей а-кетокислотой, что приводит к синтезу новой аминокислоты.

Этот путь дезаминирования преобладает в мышцах при интенсивной работе, в результате которой накапливается молочная кислота. Выделяющийся аммиак предотвращает закисление среды в клетках, вызванное образованием лактата.

 

 

7. МЕТАБОЛИЗМ ГЛЮКОЗО-6-ФОСФОТА В КЛЕТКЕ. ХАРАКТЕРИСТИКА ГЛЮКОКИНАЗ И ГЕКСОКИНАЗ.

Дефосфорилирование глюкозо-6-фосфата: Глюкозо-6-фосфат +Н₂О → Глюкоза + Н₃РО₄

МЕТАБОЛИЗМ. Глюкозо-6-фосфат может использоваться в клетке в различных превращениях, основными из которых являются: синтез гликогена, катаболизм с образованием СО2 и Н2О или лактата, синтез пентоз. Распад глюкозы до конечных продуктов служит источником энергии для организма. Вместе с тем в процессе метаболизма глюкозо-6-фосфата образуются промежуточные продукты, используемые в дальнейшем для синтеза аминокислот, нуклеотидов, глицерина и жирных кислот. Таким образом, глюкозо-6-фосфат - не только субстрат для окисления, но и строительный материал для синтеза новых соединени.

8. СТЕРОИДНЫЕ ГОРМОНЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ. СТЕРОИДОГЕНЕЗ.

Синтез стероидных гормонов. Он осуществляется в клетках, начиная с подготовки холестерина, основного источника всех стероидов. В клетках-производителях стероидов является холестерин, частично поступает из плазмы. Конечно холестерин связан с жирными кислотами. Поэтому первый этап синтеза — это отщепление жирных кислот, оно происходит под действием фермента холестеринэстераза. Свободный холестерин поступает в митохондрии и здесь он превращается в прегненолон. В его создании принимают участие цитохром Р450, десмолазы и другие ферменты. Затем образованный прегненолон поступает из митохондрий в эндоплазматический ретикулум и микросомы. Здесь сначала образуется прогестерон, из которого с помощью различных ферментов образуются все стероидные гормоны. Один путь — это превращение прогестерона в кортикостерон и альдостерон. Второй путь — превращение прогестерона в кортизол, из которого образуются андрогены (тестостерон), в свою очередь превращаются в эстрогены. Суть всех преобразований, начиная от процесса превращения холестерина в прегненолон в митохондриях и последующих реакций в микросомах, заключается в гидроксилировании молекул стероидов. Эти процессы осуществляются специальными ферментами — гидроксилазы и оксидазы. Набор этих ферментов и определяет те стероидные гормоны, синтезируемые в конкретной эндокринной клетке (глюкокортикоиды, минералокортикоиды, половые гормоны, прогестины). Интенсивность синтеза стероидных гормонов контролируется АКТГ и ЛГ, что за счет изменения уровня цАМФ и (как следствие этого) повышение активности протеинкиназы активируют ферменты, участвующие в стероидогенеза, усиливая скорость образования соответствующих гормонов.

Период полураспада в крови для стероидов примерно равна 0,5-1,5 часа. Транспорт осуществляется транскортином (для кортикостероидов), тестостерон-эстроген-связывающим глобулином.

Из прогестерона образуются 2 ветви: кортикостероиды и андрогены. Кортикостероиды дают минералокортикоиды и глюкокортикоиды, а андрогены дают начало эстрогенам.

9. КЛАССИФИКАЦИЯ ОКСИДОРЕДУКТАЗ. ПОДКЛАССЫ ДЕЗОКСИГЕНАЗЫ. КОФЕРМЕНТЫ.

Ферменты этого класса катализируют окислительно-восстановительные реакции, лежащие в основе биологического окисления. Класс насчитывает 22 подкласса. Коферментами этого класса являются НАД,НАДФ, ФАД, ФМН, убихинон, глутатион, липоевая кислоТА.

Наиболее распространены следующие рабочие названия оксидоредуктаз:

1. Дегидрогеназы – оксидоредуктазы, катализирующие дегидрирование субстрата с использованием в качестве акцептора водорода любых молекул, кроме кислорода.

2. Если перенос водорода от молекулы донора трудно доказуем, то такие оксидоредуктазы называют редуктазами.

3. Оксидазы – оксидоредуктазы, катализирующие окисление субстратов с молекулярным кислородом в качестве акцептора электронов без включения кислорода в молекулу субстрата.

4. Монооксигеназы – оксидоредуктазы, катализирующие внедрение одного атома кислорода в молекулу субстрата с молекулярным кислородом в качестве донора кислорода.

5. Диоксигеназы – оксидоредуктазы, катализирующие внедрение 2 атомов кислорода в молекулу субстрата с молекулярным кислородом в качестве донора кислорода.

6. Пероксидазы – оксидоредуктазы, катализирующие реакции с пероксидом водорода в качестве акцептора электронов.

Дегидрогеназы осуществляют отщепление водорода от окисляемого субстрата:

SH₂ + A → S +AH₂

В процессах, связанных с извлечением энергии, наиболее распространённый тип реакций биологического окисления – дегидрирование, то есть отщепление от окисляемого субстрата двух атомов водорода и перенос их на окислитель. В действительности водород в живых системах находится не в виде атомов, а представляет собой сумму протона и электрона (Н⁺ и ē), маршруты движения которых различны.

Дегидрогеназы являются сложными белками, их коферменты (небелковая часть сложного фермента) способны быть и окислителем, и восстановителем. Забирая водород от субстратов коферменты переходят в восстановленную форму. Восстановленные формы коферментов могут отдавать протоны и электроны водорода другому коферменту, который имеет более высокий окислительно-восстановительный потенциал.

1) НАД⁺- и НАДФ⁺-зависимые дегидрогеназы (коферменты - НАД⁺ и НАДФ⁺ - активные формы витамина РР ). Присоединяют два атома водорода от окисляемого субстрата SH₂, при этом образуется восстановленная форма - НАД⁺·Н₂:

SH₂ + НАД⁺ ↔ S + НАД⁺·Н₂

2) ФАД-зависимые дегидрогеназы (коферменты - ФАД и ФМН – активные формы витамина В₂). Окислительные способности этих ферментов позволяют им принимать водород как непосредственно от окисляющегося субстрата, так и от восстановленного НАДН₂. При этом образуются восстановленные формы ФАД·Н₂ и ФМН·Н₂.

SH₂ + ФАД ↔ S + ФАД·Н₂

НАД⁺·Н₂ + ФМН ↔ НАД⁺ + ФМН·Н₂

^ 3) коэнзим Q или убихинон, который может дегидрировать ФАД·Н₂ и ФМН·Н₂ и присоединять два атома водорода, превращаясь в КоQ·Н₂ (гидрохинон):

ФМН·Н₂ + КоQ ↔ ФМН + КоQ·Н₂

ВИТАМИН А.

Витамин А (ретинол) - циклический, ненасыщенный, одноатомный спирт.

Источники. Витамин А содержится только в животных продуктах: печени крупного рогатого скота и свиней, яичном желтке, молочных продуктах; особенно богат этим витамином рыбий жир. В растительных продуктах (морковь, томаты, перец, салат и др.) содержатся каротиноиды, являющиеся провитаминами А. В слизистой оболочке кишечника и клетках печени содержится специфический фермент каротиндиоксигеназа, превращающий каротиноиды в активную форму витамина А.

Суточная потребность витамина А взрослого человека составляет от 1 до 2,5 мг витамина или от 2 до 5 мг р-каротинов. Обычно активность витамина А в пищевых продуктах выражается в международных единицах; одна международная единица (ME) витамина А эквивалентна 0,6 мкг β-каротина и 0,3 мкг витамина А.

Биологические функции витамина А. В организме ретинол превращается в ретиналь и ретиноевую кислоту, участвующие в регуляции ряда функций (в росте и дифференцировке клеток); они также составляют фотохимическую основу акта зрения.

Наиболее детально изучено участие витамина А в зрительном акте (рис. 3-3). Светочувствительный аппарат глаза - сетчатка. Падающий на сетчатку свет адсорбируется и трансформируется пигментами сетчатки в другую форму энергии. У человека сетчатка содержит 2 типа рецепторных клеток: палочки и колбочки. Первые реагируют на слабое (сумеречное) освещение, а колбочки - на хорошее освещение (дневное зрение). Палочки содержат зрительный пигмент родопсин, а колбочки - йодопсин. Оба пигмента - сложные белки, отличающиеся своей белковой частью. В качестве кофермента оба белка содержат 11-цисретиналь, альдегидное производное витамина А.

Ретиноевая кислота, подобно стероидным гормонам, взаимодействует с рецепторами в ядре клеток-мишеней. Образовавшийся комплекс связывается с определёнными участками ДНК и стимулирует транскрипцию генов (см. раздел 4). Белки, образующиеся в результате стимуляции генов под влиянием ретиноевой кислоты, влияют на рост, дифференцировку, репродукцию и эмбриональное развитие (рис. 3-4).

Основные клинические проявления гиповитаминоза А. Наиболее ранний и характерный признак недостаточности витамина А у людей и экспериментальных животных - нарушение сумеречного зрения (гемералопия, или "куриная" слепота). Специфично для авитаминоза А поражение глазного яблока - ксерофтальмия, т.е. развитие сухости роговой оболочки глаза как следствие закупорки слёзного канала в связи с ороговением эпителия. Это, в свою очередь, приводит к развитию конъюнктивита, отёку, изъязвлению и размягчению роговой оболочки, т.е. к кера-томаляции. Ксерофтальмия и кератомаляция при отсутствии соответствующего лечения могут привести к полной потере зрения.