Тема: обмен простых белков и аминокислот

ЛЕКЦИЯ 3

ОСОБЕННОСТИ ОБМЕНА ОТДЕЛЬНЫХ АМИНОКИСЛОТ. НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА ПРОСТЫХ БЕЛКОВ И АМИНОКИСЛОТ

ПЛАН

1. обмен серина и глицина и система переноса одноуглеродных группировок

2. обмен метионина и его роль в системе переноса одноуглеродных группировок

3. особенности обмена ароматических аминокислот

   1. особенности обмена фенилаланина и тирозина

   2. особенности обмена триптофана

4. регуляция обмена аминокислот.

5. нарушения обмена аминокислот

6. белковая недостаточность

7. нарушения обмена при витаминной недостаточности

8. нарушения обмена отдельных аминокислот.

Обмен серина и глицина и система переноса одноуглеродных группировок

Серин и глицин являются заменимыми аминокислотами. Серин образуется из промежуточного продукта распада глюкозы — 3-фосфоглицериновой кислоты; аминный азот, необходимый для синтеза серина, поставляется глутаматом:

Серин в клетках используется во многих метаболических путях: в синтезе белков и пептидов, в синтезе глицерофосфолипидов, в синтезе сфингозина и др. Чрезвычайно важным представляется метаболический путь, в ходе которого атомы углерода серина принимают участие в формировании системы переноса одноуглеродных группировок, используемых в различных биосинтезах:

Серин при участии фермента серин-гидроксиметилтрансферазы превращается в глицин, а атом углерода концевой гидроксиметильной группировки переносится на тетрагидрофолат с образованием N⁵,N¹⁰-метилен-ТГФ ( ).

Метиленовая группировка в составе N⁵,N¹⁰-метилен-ТГФ может быть или окислена до N⁵,N¹⁰-метенил-ТГФ(-СН=), или же может быть восстановлена в метильную группу — N⁵-метил-ТГФ (Н₃С-),.

Метенильная группа N⁵,N¹⁰-метенил-ТГФ в свою очередь может быть преобразована в формильную группу N⁵-формил-ТГФ (-НС=О) или в формиминную группу N⁵-формимино-ТГФ ( ).

Таким образом, два атома углерода серина — один непосредственно из серина, а второй через промежуточное образование глицина — могут включаться в систему одноуглеродных группировок, переносимых тетрагидрофолатом.

Одноуглеродные группировки, используются в различных биосинтезах, например, при синтезе нуклеотидов. Так, метенильная и формильная группировки используются при синтезе пуриновых нуклеотидов; кроме того, N⁵,N¹⁰-метилен-ТГФ служит донором одноуглеродной группы при превращении пиримидинового азотистого основания урацила в тимин.

ОБМЕН МЕТИОНИНА И ЕГО РОЛЬ В СИСТЕМЕ ПЕРЕНОСА ОДНОУГЛЕРОДНЫХ ГРУППИРОВОК.

Метионин, в отличие от серина и глицина, является незаменимой аминокислотой. Он, безусловно, используется для синтеза белков и пептидов, но, кроме того, метионин является источником одноуглеродных группировок в реакциях трансметилирования.

В реакциях трансметилирования метионин участвует в своей активированной форме — в виде S-аденозилметионина, образующегося при взаимодействии Мет с АТФ:

В этом соединении метильная группа, связанная с положительно заряженным атомом серы, высоко подвижна, именно поэтому S-аденозилметионин и служит хорошим донором метильных группировок в реакциях трансметилирования.

Реакции трансметилирования играют важную роль в организме:

• являются составной частью метаболических путей синтеза холина, креатина, карнитина.

• играют важную роль в образовании минорных нуклеотидов в ДНК и РНК, в метилировании гистонов; перечисленные процессы играют важную роль в функционировании генетического аппарата клеток.

• участвует в функционировании механизмов биотрансформации (обезвреживании ксенобиотиков) и в инактивации соединений-биорегуляторов.

Образовавшийся в ходе трансметилирования S-аденозилгомоцистеин может распадаться до аденозина и гомоцистеина, а гомоцистеин может далее использоваться в клетках для синтеза заменимой аминокислоты цистеина. С другой стороны, из S‑аденозилгомоцистеина может вновь образовываться S-аденозилметионин, но для этого необходим донор метильных группировок. Таким соединением - донором метильных группировок в клетках служит N⁵-метил-ТГФ:

В результате с помощью этой реакции система переноса одноуглеродных группировок, функционирующая с участием ТГФ, оказывается связанной в единое целое с системой переноса метильных группировок, работающей с участием S-аденозилметионина. В качестве кофактора фермента, участвующего в ресинтезе S-аденозилметионина из S-аденозилгомоцистеина используется кобамидный кофермент — производное витамина В₁₂.

Естественно, что при недостатке в пище ее эссенциальных факторов: витамина В₉, витамина В₁₂ или метионина, функционирование системы переноса одноуглеродных группировок в клетках и в организме в целом нарушается, что приводит к развитию различных патологических состояний.

При недостатке этих пищевых факторов нарушается синтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, нарушается синтез нуклеиновых кислот, что приводит, в свою очередь, к нарушению функционирования тканей, для которых характерно быстрое размножение клеток, таких как красный костный мозг. Именно поэтому при недостатке в организме фолиевой кислоты или кобаламина у людей развивается анемия.