Дезаминирование

Катаболизм аминокислот начинается с дезаминирования

У человека основным способом дезаминирования является окислительное дезаминирование. Выделяют два варианта окислительного дезаминирования: прямое и непрямое.

Прямое окислительное дезаминирование

Прямое дезаминирование катализируется одним ферментом, в результате образуется NH3 и кетокислота. Прямое окислительное дезаминирование может идти в присутствии кислорода (аэробное) и не нуждаться в кислороде (анаэробное).

1. Аэробное прямое окислительное дезаминирование катализируется оксидазами D-аминокислот (D-оксидазы) в качестве кофермента использующими ФАД, и оксидазами L-аминокислот (L-оксидазы) с коферментом ФМН. В организме человека эти ферменты присутствуют, но практически неактивны.

Реакция, катализируемая оксидазами D- и L-аминокислот

2. Анаэробное прямое окислительное дезаминирование существует только для глутаминовой кислоты, катализируется только глутаматдегидрогеназой, превращающей глутамат в α-кетоглутарат.

Фермент глутаматдегидрогеназа имеется в митохондриях всех клеток организма (кроме мышечных).

Этот тип дезаминирования теснейшим образом связан с трансаминированием аминокислот и формирует с ним процесс трансдезаминирования (см ниже).

Реакция прямого окислительного дезаминирования
глутаминовой кислоты

В печени реакция используется для получения аммиака из его транспортной формы глутаминовой кислоты. Далее аммиак входит в реакции синтеза мочевины.

Непрямое окислительное дезаминирование (трансдезаминирование)

Непрямое окислительное дезаминирование включает 2 этапа и активно идет во всех клетках организма.

Первый этап заключается в обратимом переносе NH2-группы с аминокислоты на кетокислоту с образованием новой аминокислоты и новой кетокислоты при участии ферментов аминотрансфераз. Этот перенос называется трансаминирование и его механизм довольно сложен.

В качестве кетокислоты-акцептора («кетокислота 2») в организме обычно используется α-кетоглутаровая кислота, которая превращается в глутамат («аминокислота 2»).

Схема реакции трансаминирования

В результате трансаминирования свободные аминокислоты теряют α-NH2-группы и превращаются в соответствующие кетокислоты. Далее их кетоскелет катаболизирует специфическими путями и вовлекается в цикл трикарбоновых кислот и тканевое дыхание, где сгорает до СО2 и Н2О.

При необходимости (например, голодание) углеродный скелет глюкогенных аминокислот может использоваться для синтеза глюкозы в глюконеогенезе. В этом случае количество аминотрансфераз увеличивается под влиянием глюкокортикоидов.

Второй этап состоит в отщеплении аминогруппы от аминокислоты 2 – дезаминирование.

Т.к. в организме коллектором всех аминокислотных аминогрупп является глутаминовая кислота, то только она подвергается окислительному дезаминированию с образованием аммиака и α-кетоглутаровой кислоты. Этот этап осуществляется глутаматдегидрогеназой (перейти вверх к ее реакции), которая имеется в митохондриях всех клеток организма, кроме мышечных.

Учитывая тесную связь обоих этапов, непрямое окислительное дезаминирование называют трансдезаминирование.

Схема обоих этапов трансдезаминирования

Если реакция прямого дезаминирования идет в митохондриях печени, аммиак используется для синтеза мочевины, которая в дальнейшем удаляется с мочой. В эпителии канальцев почек реакция необходима для удаления аммиака в процессе аммониегенеза.

Так как НАДН используется в дыхательной цепи и α-кетоглутарат вовлекается в реакции ЦТК, то реакция активируется при дефиците энергии и ингибируется избытком АТФ и НАДН.

Роль трансаминирования и трансдезаминирования

Реакции трансаминирования:

• активируются в печени, мышцах и других органах при поступлении в клетку избыточного количества тех или иных аминокислот – с целью оптимизации их соотношения,
• обеспечивают синтез заменимых аминокислот в клетке при наличии их углеродного скелета (кетоаналога),
• начинаются при прекращении использования аминокислот на синтез азотсодержащих соединений (белков, креатина, фосфолипидов, пуриновых и пиримидиновых оснований) – с целью дальнейшего катаболизма их безазотистого остатка и выработки энергии,
• необходимы при внутриклеточном голодании, например, при гипогликемиях различного генеза – для использования безазотистого остатка аминокислот в печени для кетогенеза и глюконеогенеза, в других органах – для его прямого вовлечения в реакции цикла трикарбоновых кислот.
• при патологиях (сахарный диабет, гиперкортицизм) обусловливают наличие субстратов для глюконеогенеза и способствуют патологической гипергликемии.

Продукт трансаминирования глутаминовая кислота:

• является одной из транспортных форм аминного азота в гепатоциты,
• способна реагировать со свободным аммиаком, обезвреживая его.

Процесс трансдезаминирования идет в организме непрерывно, потому что:

27. Дезаминирование аминокислот. Виды дезаминирования. Окислительное дезаминирование. Непрямое дезаминирование аминокислот на примере тирозина

ДЕЗАМИНИРОВАНИе- разрушение NН2-группыс выделением аммиака. В организмевозможны следующие виды:

1. Восстановительное

2.ГИДРОЛИТИЧЕСКОЕ:

3. Внутримолекулярное:

Этитри вида ДЕЗАМИНИРОВАНИЯ имеют местопри гниении.

4. Окислительное. ОКИСЛИТЕЛЬНОМУДЕЗАМИНИРОВАНИЮ подвергается толькоГЛУ.

ОКИСЛИТЕЛЬНОМУДЕЗАМИНИРОВАНИЮ подвергаются и другиеаминокислоты, но этот путь являетсянепрямым. Он идёт через ГЛУ и называетсяпроцессом НЕПРЯМОГО ОКИСЛИТЕЛЬНОГОДЕЗАМИНИРОВАНИЯ.

28. Синтез мочевины (орнитиновый цикл), последовательность реакций. Биологическая роль

Синтезмочевины — основной путь обезвреживанияаммиака — ОРНИТИНОВЫЙ ЦИКЛ.

КАРБОМОИЛФОСФАТ

Образованиемочевины идёт только в печени. Две первыереакции цикла (образование ЦИТРУЛЛИНАи АРГИНИНОСУКЦИНАТА) идут в МИТОХОНДРИЯХ,остальные в цитоплазме. В организме всутки образуется 25гр мочевины. Этотпоказатель характеризует мочевино-образующую функцию печени. Мочевина изпечени поступает в почки, где и выводитсяиз организма как конечный продуктазотистого обмена.

29. Особенности обмена пуриновых нуклеотидов. Их строение и распад. Образование мочевой кислоты. Подагра

Для биосинтеза ПУРИНОВЫХ основанийдоносами атомов и атомных групп являются:

Окислениемочевой кислоты — окисление ПУРИНОВЫХНУКЛЕОЗИДОВ.

Мочеваякислота является конечным продуктомраспада ПУРИНОВЫХ НУКЛ.

Уровеньмочевой кислоты свидетельствует обинтенсивности распада ПУРИНОВЫХоснований тканей организма и пищи.

НАРУШЕНИЕОБМЕНА НУКЛЕОТИДОВ. ГИПЕРУРИКЕМИЯ -повышение уровня мочевой кислоты вкрови указывает на повышенный распаднуклеиновых кислот или пуриновыхнуклеотидов.(подагру).

Заболеваниегенетически детерминировано и носитсемейный характер. При подагре кристаллымочевой кислоты откладываются в суставныххрящах, синовиальной оболочке, клетчатке.

Развивается тяжелый острый механическийподагрический артрит и нефропатии.

30.Генетический код

Генетическийкод и его свойства.

Генетическийкод – способзаписи информации об А-К последовательностинуклеотидов в ДНК или РНК.

Свойства:

1. Триплетность – 3 нуклеотидных остатка кодируют 1 АК

2. Квазидуплетность – информацию об АК несут первые 2 нуклеотида в кодоне, а 3 малозначим

3. Однозначность – каждый триплет кодирует только 1 АК

4. Вырожденность – свойство ген. Кода, при которомодну и ту же АК могут кодировать несколько триплетов

5. Универсальность – свойство в том, что генетический код одинаков почти у всех видов организмов

6. Линейность – информация заключается в зрелой мРНК, в процессе трансляции считывается последовательно, строго в определенном направлении без остановок

7. Коллинеарность – соответствие последовательности кодонов в зрелой мРНК последовательности АК в синтезируемом белке

Современныепредставления о структурно-функциональнойорганизации ДНК: генная (структурные,регуляторные элементы ДНК) и негенная(тандемные повторы, псевдогены, мобильныеэлементы ДНК) области.Основныенаправления молекулярной биологии(OMICS): геномика, транскриптомика, РН-омика.

95%ДНК человека представляет негеннаячасть. 5% — собственно гены.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕЭЛЕМЕНТЫ ГЕНОМА:

1.СТРУКТУРНЫЕ ГЕНЫ

2.РЕГУЛЯТОРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Структурныегены кодируют синтез МРНК, ТРНК, РРНК.Регуляторные элементы не кодируют РНКи, соответственно, белков; влияют наработу

структурныхгенов.

Негенная часть представлена:

1.ТАНДЕМНЫЕ ПОВТОРЫ монотонные повторы НУКЛЕОТИДОВ, не имеющие смысла. Этотак называемые «пустынные участки»ДНК. В настоящее время смысл этихучастков: выполнение структурной функциии площадки для образования генов вэволюции (эволюционный резерв).

2.ПСЕВДОГЕНЫ — неактивные, но стабильные генетические элементы, возникающие в результате мутации в ранее работавшихгенах (гены, выключенные мутацией). Этопобочный продукт и генетический резервэволюции. Составляют 20 — 30% не геннойчасти ДНК.

3.Мобильные генетические элементы:

-ТРАНСПОЗОНЫ- участки ДНК, способные вырезаться ивстраиваться в другие области

ДНК.Это так называемые «странники генов».

-РЕТРОТРАНСПОЗОНЫ- участки ДНК, копирующиеся в пределахгенома, как внутри

-поврежденные неактивные, мобильныегенетические элементы. Не могут нивырезаться, ни встраиваться из-за отсутствия в клетке ОБРАТНОЙ ТРАНСФЕРАЗЫ. Если фрагмент поступаетв клетку с вирусом, то тогда эти геныначинают транскрибироваться.

Основныенаправления молекулярной биологии:

ГЕНОМИКА- отрасль молекулярной биологии, изучающаяструктуру и механизмы работы гена.

Транскриптомика– изуение и идентификация всех мРНК,кодирующих белки, изучение их количестваи закономерностей экспрессии структурныхгенов.

РН-омика– раздел молекулярной биологии,занимающийся изучением и идентификациейвсех некодирующих РНК