Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_1 (1123306), страница 94
Текст из файла (страница 94)
29.5). агидроксильная группа при участии ХАьэ' окисляется в оксогруппу; далее в результате переаминирования образуется фосфосерин, который затем дефосфорилируется, образуя серии. Синтез глицина в тканях млекопитающих осуществляется несколькими путями. В цитозоле печени содержится глицинтрансаминаза, катализирующая синтез глицина из глиоксилата и глутамата (или аланина). В отличие от большинства реакций переаминирования равновесие этой реакций сильно смещено в направлении синтеза глицина. Два важных дополнительных пути, функционирующие у млекопитающих, используют для образования глицина холин (рис. 29гб) и серии; в последнем случае катализ осуществляется серингидроксиметилтрансферазой' (рис. 29.7). Поскольку пролин служит предшественником гидроксипролина, то обе аминокислоты рассматривают как принадлежащие к глутаматному семейству аминокислот.
Хотя в тканях млекопитающих встречаются как 3-, так и 4-гидроксипролин, в последующем изложении речь будет идти исключительно о транс-4 гидроксипролине. О-3-Фосфоглицерат сн 1 н с-н+ -сн МАОН+Н+ СР1 О О 12н1 Фосфогидроксипируват а»АК снз зс-н+ - снз а-КК Бвтппппппдегпд ИН + о- -О О Фосфо-1 -серин ндон+ н+ пО "зс-н -снз НО О 1.-Серии "зс~. + н о- Лпмптнпгппцпп 1снзО1 ппппидппп Формппьаагмд нн Ряс. ЗИ. Бкосинтез серина.
а-АК вЂ” а-амннокислота, а- КК вЂ” а-кетокнслота. Гидроксипролин, как и гидроксилнзин, содержится в тканях практически только в составе коллагена, на долю которого приходится большая часть белка в организме млекопитающих. В коллагене одна треть аминокислотных остатков приходится на глицин и еще одна треть на пролин и гидроксипролин. Гидроксипролин, представленный в коллагене весьма большим числом остатков, стабилизирует тройную спираль коллагена по отношению к действию протеаз. В отличие от гидроксилизина, гидроксильная группа которого служит местом присоединения остатков галактозы и глюкозы, гидроксильные группы гидроксипролина в коллагене остаются незамещенными.
Уникальной особенностью метаболизма гидроксипролина и гидроксилизина является то обстоятельство, что эти аминокислоты, входящие в состав Рве. 29.6. Образование глицина нз холина. Биигшилез аминокиглит 303 Метилен-Н4фолет 4 йН 3 йН+ 3 о НО О Глмцмн 1 ~ ~0)сукцинат а-Кетоглутарат О О $.-Глутамат ~г'~' Рго г л, ! !воН Рго йАОН+Н+ НеО йАО+ О О $ 1.-Глутамат-т-лолуальдвгид Н,О йАОН+Н+ йАР+ Рис.
29.7. Реакция, катализируемая серингидроксиметилтрансферазой. Реакция легко обратима. Н4 фолат— тетрагндрофолат. белков пищи, не включаются в коллаген. Не существует тРНК, которая могла бы акцептировать гидроксипролин или гидроксилизин и далее включать их в растущую полипептидную цепь. В то же время пищевой пролин является предшественником гидроксипролина„а пищевой лизин — предшественником гидроксилизина в составе коллагена. Гидрокснлирование пролина (или лизина) катализируется Ь -Пирролнднн-б-карбоксилат 1.- Пролин Рис. 29.8. Биосинтез пролина из глутамата путем обращения реакций катаболизма пролина.
пролилгидроксилазой (или лизилгидроксилазой)— ферментами, находящимися в микросомальной фракции многих тканей (кожи, печени, легких, сердца, скелетной мышцы, гранулирующих раненых поверхностей). Эти ферменты являются пептидилгидроксилазами, поскольку гидроксилирование происходит только после включения пролина или лизина в полнпептидную цепь (см. гл.
55). Обе гидроксилазы являются оксигеназами со смешанной функцией и функционируют при участии молекулярного кислорода, аскорбата, ионов Ре+' и акетоглутарата. Пролилгидроксилаза изучена более подробно; есть основания полагать, что лизилгидроксилаза действует аналогичным образом. На каждый моль гидроксилированного пролина декарбоксилируется 1 моль а-кетоглутарата с образованием сукцината.
В ходе этого процесса один атом кислорода молекулы О, включается в состав пролина, а другой — в сукцинат (рис. 29.9). Рис. 29.9. Реакция, катализируемая пролил-гидроксилазой. Субстратом служит богатый пролином пептид. В результате реакции один «том молекулярного кислорода поступает в сукцннат, а другой — и пролин (установлено с использованием '"О2). Цистеин, не относящийся к незаменимым аминокислотам, образуется из незаменимого метионина и заменимого серина. Сначала происходит превращение метионина в гомоцистеин с образованием на промежуточных стадиях Б-аденозилметионина и Б- аденозилгомоцистеина (см.
гл. 31). Превращение гомоцистеина и серина в цистеин и гомосерин показано на рис. 29.10. Тирозин образуется из фенилаланина в реакции, катали зируемой фенилаланин гидро ксилазой (рис. 29.11), поэтому фенилаланин относится к незаменимым аминокислотам, а тирозин — нет (при условии, что диета содержит достаточное количество фенилаланина). Реакция необратима, и поэтому тнрозин не может заменить пищевой фенилаланин. Феиилалаииигидроксилазиый комплекс является окснгеназой со смешанной функцией, она имеется в печени млекопитающих и отсутствует в других тканях.
В резу- Гвави 29 ндор" наорн+н ' Тетрагидро- Дигидробиоптерии биоптерии О, н,о о Цистатионин н.о Тетрагидробиоптерин 1.-Гомосерин Аргинии Гидроксилизин о , 'йо, 'о -о о 1.-Гомоцистеин н.о 1Чнз+ -~, о — о А Рис. 29.10. Превращение гомоцистеина и серина в гомосернн и цнстеин. Атом серы поступает в цнстеин от метионнна, углеродный скелет †сернна. льтате реакции один атом молекулярного кислорода включается в пара-положение фенилаланина, а другой восстанавливается, образуя воду 1рис. 29.11). Восстановительные эквиваленты, первоначально поставляемые ХАРРН, затем передаются непосредственно участвующему в реакции тетрагидробиоптерину— птеридину, подобному по структуре фрагменту фолиевой кислоты. 5-Гидрокснлизин (а, в-диамино-Ь-гидроксикапроат) входит в состав коллагена и отсутствует в большинстве других белков млекопитающих.
Гидроксилизин в составе коллагена происходит из пищевого лизина, но не пищевого гндроксилизина. Перед гидроксилированием лизин должен включиться в пептидную цепь. Гидроксилирование остатка лизина в составе пептида катализируется лизилгндроксилазой — оксигеназой со смешанной функцией, аналогичной пролилгидроксилазе (рис. 29.9). сн,-сн соон ~ сн, сн-соон йн, ! Нн, но 1.-Феи ипапании Ь-Тирозии Н н,н и и н ~н -сн-сн, Н ОН Рвс. 29.11. Реакция, катализируемая фенилаланингидроксилазой. Она осуществляется с участием двух типов активности.
Активность 11 катализирует восстановление дигидробиоптерина за счет ХАРРН, активность 1— восстановление О, в Н,О и превращение фенилаланина в тирозин. Нарушения хода этой реакции лежат в основе нарушений метаболизма фенилаланина, которые обсуждаются в гл. 31. БИОСИНТЕЗ НЕЗАМЕНИМЫХ АМИНОКИСЛОТ Ниже кратко описан биосинтез незаменимых аминокислот, осуществляемый в бактериях нз глутамата, аспартата илн других амфиболических метаболитов. В тканях млекопитающих эти реакции не происходят. Аргинин — незаменимая пищевая аминокислота для человека в период его роста — может синтезироваться у крыс, но в таких количествах, которые не достаточны для нормального роста этих животных.
В микроорганизмах идет биосинтез аргинииа из глутамата с образованием 1Ч-ацетилированных интермедиатов. Одним из них является Х-ацетилглутамат-у-полуальдегид, который служит также предшественником пролина у бактерий. У человека, а также у животных пролин образуется из глутамата. Аспартат является пуедшественником семейства аминокислот, в которое входят лизин, метионин, треонин н изолейцнн (см. рис. 10.6), Регуляция этих процессов у бактерий обсуждалась в гл.
1О. Биосинтез аминииислот 3О5 Метионин и треонии После превращения аспартат+полуальдегнда в гомосерин пути биосинтеза метионина и треонина расходятся. Взаимопревращения гомосерина и метионнна обсуждаются в гл. 31. Лизин Бактерии образуют лизин из аспартат- 11-полуальдегида путем его конденсации с пируватом. Образующийся при этом дигидропиколинат выполняет также определенную роль при образовании спор у некоторых спорообразующих бактерий; другое промежуточное соединение — диаминопимелат участвует в образовании клеточной стенки бактерий. Биосинтез лизина в дрожжах начинается с акетоглутарата и ацетил-СоА и проходит серию реакций, аналогичных реакциям цикла лимонной кислоты, катализируемых группой ферментов с несколько иной субстратной специфичностью.
Лейцин, валин и изолейцин Хотя лейцин, валин и изолейцин являются незаменимыми аминокислотами для человека, а также других высших животных, в тканях млекопитающих имеются трансаминазы, катализирующие обратимые взаимопревращения всех трех указанных аминокислот и соответствующих а-кетокислот (см. гл. 31). Этим объясняется способность соответствующих кетокислот заменять рассматриваемые аминокислоты в диете.
Гистидии Гистидин подобно аргинину может быть назван полунезаменимым. Организм взрослого человека и зрелой крысы в течение некоторого периода может поддерживать азотистый баланс и в отсутствие гистиднна. Растущий организм, однако, нуждается в гистидине. Вполне вероятно, что если бы были проведены испытания в течение более длительного периода времени, была бы выявлена потребность в гистидине и у взрослого человека. Процесс биосинтеза начинается с 5-фосфорибозил-1-пирофосфата (РКРР), который конденсируется с АТР с образованием 1Ч'-(5-фосфорибозил)-АТР.
Эта реакция, следовательно, сходна с начальной стадией биосинтеза пуринов. ЛИТЕРАТУРА Випигет Р. ТЬе Ь!озупгЬез!в ог еойаяеп, Аппп. Кеч. В1осЬет., 1974, 43, 567. Са1»о .г". М., Еий 6. Я. Кеян1вйоп о!' Ьювупйейс ра!Ьивув !и Ьаегепа, Аппп. Ке». В!осЬегп.„1971, 46, 943. Сапйпа!е Сг..г., И!енЯенд Я. Рго1у1 Ьудгоху1аве, Адч. Епятпо1., 1974, 41, 245. ГговенЬегя Е.. Е.„Есг!чег С.Я.
Ейвогдегз ог" апппо ас!д гпегвЬо11зт, СЬар. гег 11. 1п: МегзЬо1!с Сопгго! апд О!зеаве, Вопду Р. К., КовепЬег8 !.. Е. (едз), Баппдегз, 198О. Ту!ег В. Кевп1абоп ог" йе авз1пп1а!!оп ог" и!гго8еп сотроппдв, Аппп. Кеч. ВюсЬегп., 1978, 47, 1127. ИиЬагяег Н.Е. Апипо ас1д Ь!овупгЬеяв впд Йз геяп1айоп, Аппп. Кеч. ВюсЬеп~., 1978, 47, 533. Глава 30 Катабализм азота аминокислот Виктор Родуэлл ВВЕДЕНИЕ Лагрза азии 6еиса ца-36 г азата ° затаи з Ивиаиьзаааизе а виитаза ивами вааиаа ~ В в-аа г азата ° авие1 БИОМЕДИЦИНСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ Кагавтаезе (6-7 г азата а вятки! Общая картина В этой главе мы рассмотрим, каким образом азот удаляется из аминокислот и превращается в мочевину, а также медицинские проблемы, возникающие при нарушении соответствующих реакций.
Аммиак, образующийся главным образом из ааминогрупп аминокислот, потенциально токсичен для человека. Механизм этой токсичности до конца не выяснен. Организм избавляется от аммиака, превращая его в нетоксичную мочевину. Нормальный ход метаболического превращения аммиака в моче- вину (цикл мочевины) имеет важное значение для сохранения здоровья. При серьезных расстройствах в работе печени — например, при обширном циррозе (замещении нормальных клеток печени фибробластами и коллагеном) или тяжелом гепатите— аммиак накапливается в крови, вызывая определенные клинические симптомы.
Лечение детей, страдающих врожденной недостаточностью одного из ферментов цикла мочевины, должно быть основано на понимании биохимии образования мочевины. У здорового взрослого человека обновление белков в норме составляет 1 — 2% от общего количества белков тела за сутки и связано преимущественно с деградацией мышечных белков до аминокислот. При этом примерно 75 — 80% высвободившихся аминокислот снова используется в синтезе белков. Оставшаяся часть метаболизируется до конечных продуктов азотистого обмена, удаляемых из организма, а также превращается в глюкозу, кетоны и (или) углекислый газ (рис.
30.1). Суточная деградация белков составляет 30 — 40 г. Поскольку примерно 16% массы белка приходится на азот, суточные потери азота составляют 5 — 7 г. Для поддержания нормального стационарного состояния взрослый орга- Рис. 30.1. Количественные соотношения при обновлении белков и аминокислот. низм нуждается в потреблении в среднем 30 — 60 г белка или эквивалентного количества аминокислот; при этом важное значение имеет качество белка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
