Lenindzher Основы биохимии т.2 (1128696), страница 87
Текст из файла (страница 87)
сложные ревмгвв. квгвлвзкруемые кскв- гдкокскдвзоа к урвгоксвллзоа. Ксвлгвлоксвдв- зв внгвбкруеоя вллопурвволом (рве. 22-2Я. ГЛ. 2Х БИОСИНТЕЗ АМИНОКИСЛОТ И НУКЛЕОТИДОВ 673 позвоночных мочевая кислота подвергается в организме дальнейшему расщеплению и экскреторным продуктом является у них алланглаин, образующийся под дейсгвием урагиоксидазы (рис. 22-24). Общее количество мочевой кислот.ы, выводимой с мочой, составляет у здорового взрослого человека около 0,6 г в сутки; образуется она в результате распада пурннов, поступающих в организм с пищей, и прн обновлении пуриновых нуклеотидов, входящих в сосгав нуклеиновых кислот.
У человека известен рял генетических нарушений, затрагиваю~ них обмен пуринов. Некоторые нз таких нарушений приводят к серьезным последствиям. Однако, прежде чем о ннх говорить, мы рассмотрим метаболическую реутилизацию свободных пуринов, т.е. их использование в качестве готовых продуктов для синтеза нуклеотидов. 22.19. Реутнлизнцнн пуриновых оснований Свободные пуриновые и пнримидиновые основания непрерывно образуются в клетках в результате описанно~о выше метаболического распада нуклеотидов.
Значительная часп, этих свободных пуриновых оснований не подвергается дальнейшему распаду, а реугилизируется, т.е. используется вновь для синтеза пуриновых нуклеотидов. В этом случае нуклеогиды образуются совсем не так. как при биосинтезе де по«о, который мы рассмотрели выше. Пурнновое ядро аденина, синтезирующееся г)е пото, строится на рибозо-5-фосфате этап за этапом„в длинной последовательности реакций. Путь биосин.геза из готовых продуктов гораздо проще.
Он включает всего лишь одну реакцию, в ходе которой свободный аденин взаимодействует с 5-фосфорибозил-1-пирофосфатом (ФРПФ), что и приводит к образованию аденинового нуклеотида Аденин + ФРПФ вЂ” АМР + РР, Свободный гуанин реутилизнруется тем же путем при помощи другого фермента Гуанип + ФРПФ ОМР + РР, и .
гв Интересно отметить, что этот путь синтеза нуклеотидов из готовых продуктов не только проще их синтеза де поко, но и «дешевле» его, поскольку требует меньшего расхода энергии АТР. При помощи того же фермента, ког орый участвует в реутилизации гуанина, может реутилизироваться и гипоксантин, представляющий собой продукт дезаминирования аленина. В этом случае образуется инозиновая кислота (1МР) Гипоксантин + ФРПФ вЂ” ° 1МР + РР, Фермент, катализирующий две последние реакции, носит название гииоксаигиин-гуа «и и — фасфарибазилтрансферазы. У детеи всзречается сцепленный с полом генетический дефект, при котором данный фермент отсутствует.
Такого рода ферментная недостаточносп (встречающаяся галька у мальчиков) приводит к тяжелым и крайне необычным последствиям. Она проявляется (как правило, в двухлетнем возрасте) своеобразным комплексом патологических симптомов, который называется синдромом Леи2а— Никина в честь студента-медика Майкла Леша и педиатра Уильяма Нихана из Медицинской школы Джона Гопкинса, открывших это патологическое состояние в результате интересных биохимических исследований и описавших его в 1964 г.
Дети с таким генетическим дефектом страдают умственной отсталостью и нарушением координации движений. Кроме того, они крайне агрессивны. Более того, эта их агрессивность часто обращается и на них самих: они легко могут искалечить себя, кусая себе губы и пальцы на руках и ногах. Болезнь Леша- Нихана представляется удивительной и с метаболической точки зрения. Выше мы говорили о том, что есть два пути синтеза пуриновых нуклеотидов -путь синтеза г)е поко, прн котором кольцевая система пурииов строится поэтапно, и путь синтеза из готовых продуктов, т.е, простая сборка пуриновых нуклеотиаов из свободных пуринов и ФРПФ.
При болезни Леша- Нихана путь синзеза нз готовых продуктов не 674 ЧАСЭЪ и. БИОЭНЕРГЕТИКА И МЕТАБОЛИЗМ функционирует, но синтез г(е пото нчет и пуриновые нуклеогилы образуются. Оказывается, осложнения возникают не из-за недостатка пурнновых нуклеотидов, а, наоборот, из-за их «перепроизводства» вследствие наругнения в каком-то еше не известном регуляторном механизме. Избыток пуриновых нуклеотидов вызывает чрезмерное накопление мочевой кислоты и ФРГ)Ф.
Почему так сильгю извращает поведение ребенка этот дефект, затрагивающий, казалось бы, второстепенный метаболический путь, мы пока не знаем. Жертвам болезни Леша — Нихапа в настоящее время мало чем лгожно помочь. Методами генетической инженерии улается только «излечивать» гп Игго клетки. взятые от таких больных 0 л. 30). 22.20. Избыточное образование мочевой кислоты вызывает подагру Подагра, которую долгое время ошибочно считали «болезнью гурманов», вызывается повышенным содержанием мочевой кислоты в сыворо.гке крови и в тканях.
Это болезнь суставов, поражающая преимущественно мужчин. Приступы поди рического артрита, характеризующиеся острыми болями, а также покраснением и припухлостью в области суставов, обусловливаются обильными отложениями уратов (кристаллов моче- кислого натрия).
Поражаются также и почки, потому что избыток урптов отлагается в почечных канальцах, Истинная причина подагры до сих пор не известна; полагают, что такой причиной может быть наследственная частичная недостаточносгь какого-либо из ферментов, участвуюгцих в обмене пуринов. Эффективное лечение подагры достигается путем сочетания соответствующей диеты с лекарственной терапией. Исключшотся из рациона пролукты с высоким содержанием нуклеотилов и нуклеиновых кислот, например печенка, а также кофе и чай, в которых содержатся пурины кофеин и глеоороыин.
Хороший эффект дает применение аллопуринола; этот препарат является ингибитором ксантиноксндазы - фермента, ответственного эа ОН НС „С мы~ Н Н Аллопурннол ОН ! С НФ «С ! !) НС» С Н Н Гнпоксантнн Рис 22-2К Аллопурннол ингибитор ксантиноксидазы. В результате небольиюго юменении [пикантно иа красном фоне) в структура гипоксаитина 1субстрата фермента) полуваетси мощный иигибигор фермента, обладающий лечебным действием. Аллопуринол, эффективный лекарственный препарат, был создан именно как конкурентный ингибигор ксантиноксилазы.
превращение пурннов в мочевую кисло~у (рнс. 22-25). ?2.21. Круговорот азота Азот требуется для биосинтеза и аминокислот, и нуклеотидов. В приропе,однако, встречается мало растворимых соединений азота в биологически доступной форме. Поэтому большинство органпзмов использует аммиак, аминокислоты и нуклеотиды экономно, тем более что все эти соединения являются предшественниками важнейших биомолекул— нуклеиновых кислот и белков. Действительно, как мы уже знаем, свободные аминокислоты, пурины и пиримидины, образующиеся в процессе метаболического обновления, часто вновь идут в дело. т.е. используются повторно.
Волыпе всего азота содержится в воздухе, который почти на 807„состоит из молекулярного азота Вь)з). Однако переводить атмосферный азот в формы, доступные для живых организмов, могут лишь сравнительно немногие виды; именно они и обеспечивают сохранение и реутилиэацию биологически доступного азота в гигантском круго«про»ге азопщ, совершающемся в природе (рис. 22-2б). 675 Гл 22 Биос'интеэ АминОкиГЛОт и нуклеОтидОВ )н Первым этапом круговорота азота является г))ггкгаг(гтл атмосферного азота азотфикснрующими организмами с образованием алтмиака.
Аммиак могут. использовать почти все живые организмы. Существуют, однако, некоторые важные виды почвенных бактерий, добывающие необходимую им энергию за счет окисления аммиака до нитрнтов н синтез Аминвасовтм расшенлеяие вмиввислст (растения) микроорганизмы) биксвиив А мгофернна азата мцз е мил мз Ассимилявв Имгрнфикввя нитратсв (вмвеиные бв терни) (растения) Нитрата в конце коннов до нитратов. Эти бактерии веэдесуьчн и чрезвычайно активны, а потому почти весь попадающий в почву аммиак в конечном счете окисляется до нитратов.
Этот процесс носит название ггнтрглг)гикаг(аи Растения и многие виды бактерий при помощи мцщратредуктазы вновь легко восстанавливают нитраты до аммиака. Из образовавшегося таким путем аммиака растения синтезируют аминокислоты, а животные, питающиеся растениями, используют эти аминокислоты [как заменимые, так и незаменимые) для построения своих белков.
После смерти животных их трупы полвергаются микробному разложению. Аммиак, выделяющийся при распаде белков, возвращается в почву, и нитрифипирующие бактерии превращают его здесь снова в ннтриты (ХО, ) и нитраты )з)О, . Рассмотрим теперь процесс фиксации азота, который важен для всех форм жизни.
22.22. Способность фиксировать атмосферный азот п(хасуп(а немногим организмам Лишь сравнительно немногие виды микроорганизмов и растений обладают способностью фиксировать атмосферный азот. К таким организмам отно- сятся некоторые свободно живущие бактерии, например цианобактерии (сине-зеленые водоросли!. обитающие не только в пресных и соленых водах, но и в почве, а также ряд почвенных бактерий, в частности Агоре(засгег. Первым важным продуктом фиксации азота у этих организмов является аммиак Пз(Нз), который может испочьзоваться другими формами Рис. 22-2б Круговорот азота.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
