Обмен аминокислот 3

Обмен отдельных аминокислот

Обмен Серина и Глицина

1. Синтез серина из глюкозы:

2. Синтез глицина из серина:

Глицин – заменимая аминокислота, синтезируется из серина с участием кофермента H₄-фолата:

2. Катаболизм глицина также происходит с участием H₄-фолата:

H₄-фолат – это производное фолиевой кислоты.

Фолиевая к-та – витамин B_c (или B₉) поступает с пищей, а также синтезируется микрофлорой кишечника.

Фолиевая кислота:

H₄-фолат:

H₄-фолат выполняет роль кофермента в реакциях превращения Гли и Сер.

! Главное значение реакций синтеза Гли из Сер и катаболизма Гли – образование Метилен-H₄-фолата.

Из Метилен-H₄-фолата образуются другие производные: Метил-H₄-фолат, Метенил-H₄-фолат, Формил-H₄-фолат и др.

! Все производные H₄-фолата – это доноры одноуглеродных фрагментов в синтезе многих соединений.

Например: синтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов; регенерация метионина; синтез ряда биогенных аминов и др.

Синтез H₄-фолата происходит в печени:

Недостаточность фолиевой кислоты

Гиповитаминоз фолиевой кислоты у человека возникает редко.

Основные причины:

1. нарушение всасывания фолиевой кислоты в кишечнике;

2. снижение активности ферментов фолатредуктазы или дигидрофолатредуктазы, участвующих в синтезе H₄-фолата

(при гепатите, циррозе печени и др. заболеваниях печени);

3. Недостаточное потребление с пищей овощей, фруктов и мясных продуктов – основных источников фолиевой к-ты;

4. Беременность, при которой увеличена потребность в H₄-фолате.

При дефиците фолиевой кислоты нарушается обмен одноуглеродных фрагментов и развивается мегалобластная (макроцитарная) анемия.

2-ая причина этого заболевания: недостаток витамина B₁₂, использование которого связано с обменом фолиевой к-ты.

Основные симптомы заболевания: уменьшение количества эритроцитов, снижение содержания в них гемоглобина и увеличение размера эритроцитов.

Причины возникновения симптомов: нарушение синтеза ДНК и РНК из-за недостатка их предшественников – тимидиловой кислоты и пуриновых нуклеотидов, для синтеза которых необходимы производные H₄-фолата.

Клетки кроветворных органов быстро делятся.

Поэтому, они в 1 очередь реагируют на нарушение синтеза нуклеиновых кислот снижением скорости эритропоэза.

Обмен метионина

Метионин – незаменимая аминок-та.

Используется: в синтезе белка, источник атома S для синтеза цистеина, включается в глюконеогенез.

CH₃-группа метионина используется в синтезе многих биогенных аминов:

Биологическая роль метионина:

Активация метионина

Метионин играет очень важную роль в реакциях трансметилирования.

Его активная форма (SAM) – универсальный донор CH₃-группы.

! В SAM, в отличие от метионина, «+» на атоме S.

Из-за этого:

CH₃-группа становится очень подвижной и легко отрывается, переходя на молекулу-акцептор в реакциях трансметилирования.

Реакции трансметилирования катализируют ферменты: метилтрансферазы.

SAM, отдавая CH₃-группу, превращается в S-аденозилгомоцистеин (SAГ).

Реакции трансметилирования

1. Синтез фосфатидилхолина:

Активно происходит в печени, кишечнике, молочной железе и некоторых др. тканях.

2. Синтез карнитина:

Синтез происходит путем метилирования ГАМК с участием 3 молекул SAM:

3. Синтез креатина:

Креатин синтезируется в 2 стадии в почках и печени при участии 3 аминокислот: аргинина, глицина и метионина:

В почках: из аргинина и глицина образуется гуанидинацетат.

Гуанидинацетат транспортируется в печень.

В печени: происходит метилирование гуанидинацетата при участии SAM и образуется креатин.

Креатин с током крови транспортируется в мышцы и клетки мозга, где из него образуется соединение с макроэргической связью – креатинфосфат.

Реакция синтеза креатинфосфата легко обратима.

Креатинфосфат накапливается в мышечной и нервной тканях и служит резервной формой АТФ.

! В работающей мышце первые секунды работы происходит реакция расщепления креатинфосфата с образованием АТФ при участии креатинкиназы (субстратное фосфорилирование).

Чуть позже включается анаэробный гликолиз.

И только при дальнейшей работе включаются -окисление жирных кислот и аэробный распад глюкозы.

В мышцах: часть креатинфосфата неферментативно превращается в креатинин.

Креатинин не используется клетками и выводится с мочой.

В норме: с мочой выделяется ~ 1-2 г креатинина в сутки.

Определение содержания креатинина в моче используется для характеристики клубочковой фильтрации и диагностики заболеваний почек.

Регенерация метионина

В клетках организма происходит очень большой расход метионина, т.к. реакции трансметилирования происходят очень интенсивно.

Т.к. метионин – незаменимая аминок-та, то большое значение имеет регенерация метионина при участии заменимых аминокислот серина и глицина:

1. В ходе реакций трансметилирования от SAM отщепляется CH₃-группа и он превращается в SAГ:

R + SAM–S⁺–CH₃ → R–CH₃ + SAГ

2. SAГ под действием гидролазы распадается на аденозин и гомоцистеин:

3. Гомоцистеин может превращаться в метионин при участии фермента гомоцистеин-метилтрансферазы.

Донор метильной группы в этой реакции – метил-H₄-фолат.

Промежуточный переносчик метильной группы – метилкобаламин (производное витамина B₁₂).

4. Образующийся метионин может снова активироваться и повторно использоваться в реакциях трансметилирования:

Метионин + АТФ → SAM + PP_i + P_i