Cинтез аминокислот

1.

Получение аминокислот из предшественников (схема)
Глюкоза
Глицин
Валин
Метионин
3-фосфоглицерат
Цистеин
Серин
Аспарагин
Аланин
Пируват
Аспартат
ATP NH4
+
+
Ацетил-СоА
Оксалоацетат
Аспартат
Пируват
NH4+
Фумарат
Цитрат
Лизин
Треонин
Метионин
Изоцитрат
Глутамин
Кетоглутарат
Изолейцин
Кетоглутарат
Глутамат
Пролин
+
Ацетил-СоА

2.

2
N
H2N
2
HN 3
N
8
1
5
4
N
3
7
CH2
O
N
N
7
4
6
N
5
-
NH
9
8
N
O
6
1
C NH CH CH2 CH2 COO
10
птеридин
COO-
H
Фолиевая кислота (птероилглутаминовая)
N
H2 N
H
HN
N
H2N
2
HN 3
1
8
4
5
N
O
N
2
HN 3
1
4
5
O
птерин
H
6
O
C NH CH CH2 CH2 COO-
CH2 NH
10
COO-
7,8-Дигидрофолат (FН2)
H
N
8
7
9
H
H2N
O
N
7
N
H
6-метилптерин
6
H
H
O
CH2 NH
9
10
р-аминобензоат
C NH CH CH2 CH2 COOCOOглутамат
Тетрагидрофолат (Н4 фолат) 5,6,7,8 (FH4)
(6-метилптерин, р-аминобензойная кислота, глутамат)
R
N
H
H
H
N
H

3.

H
+
NAD
H2N
N
HN
H
N
8
5
7
H
6
N
O
CH CH CH3
H
NH3+
H
OH OH
H
CH2 CH
COO-
фенилаланин
O2
5,6,7,8-тетрагидробиоптерин
H2O
H
HN
NADH
+ H+
N
HN
8
5
N
O
H
N
7
6
H
H
CH CH CH3
OH OH
7,8-дигидробиоптерин
(хиноидная форма)
NH3+
HO
CH2 CH
H
тирозин
COO-

4.

H
H2N
2
N
1
N
8
HN 3 4
5
N
O
H
7
6
H
H
O
CH2
9
H
NH
10
C
NH
CH
CH2
CH2
COO-
COO-
Тетрагидрофолат (TНF) может присоединять одноуглеродные фрагменты
по атомам азота N5 и N10 или в виде мостика, связывающего эти атомы.
5
5N
HC
N
N
H2C
10
N5, N10-метенилтетрагидрофолат
N5, N10-метилентетрагидрофолат
N5, N10-CH-THF
5
N
N
10
N5, N10-CH2-THF
5
5
N
N
H
CH HN
CH3 HN
10
N5-метилтетрагидрофолат
N5-CH3-THF
10
NH
N5-формиминотетрагидрофолат
N5-CHNH-THF
N
OHC
10
N10-формилтетрагидрофолат
N10-CHO-THF

5. Витамин В6 Строение витамина В6 (адермина), объединяющего группу соединений – пиридоксин, пиридоксаль и пиридоксамин, было

установлено в 1934 году. Известно более 50 пиридоксалевых ферментов,
катализирующих реакции азотистого обмена, а также фосфорилирования углеводов и метаболизма жирных
кислот и мембранных ненасыщенных липидов во всех живых организмах. Пиридоксальфосфат прочно связан с
ферментом через свою альдегидную группу, образующую шиффово основание с έ-аминогруппой остатка
лизина белка. Он является кофактором аминотрансфераз, осуществляющих обратимый перенос аминогруппы
от аминокислоты на a-кетокислоту, декорбоксилаз, осуществляющих необратимое декарбоксилирование
аминокислот с образованием соответствующих аминов, а также гидролиаз (дезаминаз) серина и треонина и
многих других ферментов.
HO
3
2
H3C
CH2OH
CH2OH
4
O
H
H2C NH2
C
HO
CH2OH
CH2OH
HO
5
6
(PO3H2)
1
N
пиридоксин (фосфат)
(PO3H2)
(PO3H2)
H3 C
N
пиридоксаль (фосфат)
H3C
N
пиридоксамин (фосфат)

6.

Серингидроксиметилтрансфераза
PLP
+
H
CH NH C
H
: B-
PLP
+
CH NH C- H
HB-
карбанион COO
COO-
N5,N10-метилен Н4 фолат
(ковалентная связь глицина
с пиридоксальфосфатом)
Н4 фолат
PLP
+
CH2 OH
CH NH C
H
COOEnz
Enz
+
CH2 OH
NH3 C
H
COOсерин
Lys
PLP

7.

Реакция расщепления глицина
PLP
H
+
CH NH C
Enz P
H
1
C
O
PLP
O-
+
H
CH NH CH
CO2
S
PLP-стабилизирующий
карбанион
S
Enz H
2
+
H
S
CH NH C
PLP
Enz H
H
+
H
HS
Lys
Enz
3
(сложный надмолекулярный
ферментативный комплекс
с компонентами P, H, T, L)
Enz
PLP
NH2 CH2 S
Enz H
HS
4
Enz T
NH3
Н4 фолат
N5,N10-метилен Н4 фолат
HS
Enz H
HS
NAD+
NADH + H+
Enz H
S
S
Enz L
5

8.

Реакция неокислительного дезаминирования серина
PLP
+
H+
O H
CH2
CH NH C
H
-
COO
1
PLP
CH2
+
CH NH C
:B
COO-
H2 O
Lys
Enz
2
Enz
CH2
H2N
PLP
HN
C
COO-
CH3
3
H+
CH3
4
C
COO-
O
H2 O
NH3
C
COOпируват

9.

+
CH2
CH2
+
NH2
N
O O O
O-P-O-P-O-P-O CH2
O
O - O- O -
H3C S:
H
метионин
H
N
N
метионинCOO
+
аденозилтрансфераза H3N C H
2.5.1.6
H
OH
+ H2O
PPi + Pi
метилтиоаденозин
O
H2
CH2
N
H
OH
-
3.
3.
1.
2
+
H3N C H
COO-
H3N C H
COO-
CH2
CH2
S
CH3
H
H4 фолат
H
OH
NH2
N
CH3
N
N
H
H
OH
H
R
метилтрансфераза
2.1.1.
метилаза
2.1.1.1
2.1.1.54
H
H
N
гомосерин
S-аденозилметионин
H
N
CH2
OH
N
O
+
CH2
CH2 NH
N5-метил H4 фолат
+
COO-
+
H3N C H
H3N C H
CH2
CH2
CH2
SH
гомоцистеин
COO-
Аденозин
H2 O
S-аденозилL-гомоцистеин
гидролаза
3.3.1.1
CH2
S Аденозин
S-аденозилгомоцистеин
R-CH3

10.

Получение аминокислот из простых компонентов
1
I
II
CH3-CH COO-
CH3-C COOO
NH3+
пируват
аланин
-
OOC
CH=CH
COO-
NH4+
-
фумарат
-
OOC C
CH2
1
OOC CH
III
NH4+
-
NADH
O
кетоглутарат
OOC CH CH2 C NH2
ATP
NH3+
-
NH4+
-
OOC CH CH2CH2 COO
-
OOC CH CH2CH2 C NH2
ATP
NH3+
NADPH
CH2
O
-
OOC CH CH2CH2 C
CH2
OOC CH
H
N
NH3+
CH
CH2
NADPH
-
NH3+
орнитин
-
3
N
H2+
OOC CH CH2CH2CH2NHC NH2
NH2+
NH3+
аргинин
CH2
OOC CH
пролин
OOC CH CH2CH2CH2NH3+
O
глутамин
2
-
O
аспарагин
глутамат
ATP
NH3+
-
аспартат
OOC C CH2CH2 COO
-
NH4+
COO-
NH3+
COO-
O
оксалоацетат
-
CH2
CH2

11.

Получение аминокислот из простых компонентов
1'
IV
-
OOC CH CH2OPO3 2- NAD+
2'
-
1
OOC C CH2OPO3 2-
OH
3-фосфоглицерат
3'
OOC CH CH2OPO3 2NH3+
O
фосфогидроксипируват
фосфосерин
NH3+-CH2 COOглицин
NADPH
V
-
CO2 + NH4+ + N5,N10-метилен FH4
-
OOC CH CH2OH
NH3+
серин
NADP+
NH3+-CH2 COO- + FH4
глицин

12.

Получение и преобразования серина
NAD+ NADH
1
-
OOC CH CH2OPO23
OH
3-фосфоглицерат
2
-
-
дегидрогеназа
В
6
OOC C CH2OPO23
трансO
аминаза
-
OOC CH CH2OPO23
NH3+
фосфогидроксипируват
OOC CH CH2OH тетрагидрофолат (H4F)
NH3+
NH3+-CH2 COO- +
OOC CH CH2OH +
NH3+
L-серин
-
H2 C
-
OOC CHCH2 CH2 SH
N
OOC CHCH2 SH
NH3+
NH3+
цистеин
N5-метил-H4F
-
L-серин
10
5,10-метилен-H4F
глицин
гомоцистеин
OOC CH CH2OH
NH3+
5N
[цистатион]
-
-
фосфосерин
L-серин
3
3.1.3.3
+ -OOC CHCH2CH2 OH
NH3+
гомосерин
OOC CHCH2CH2 S CH3
NH3+
метионин
1)
-
OOC CH CH2 S CH2 CH2 CH COO- + H2O
4.4.1.1
NH3+
NH3+
-
NH3+
цистатионин- -лиаза
2)
-
OOC CH CH2 CH2 S CH2 CH COO- + H2O
4.4.1.8
NH3+
NH3+
цистатионин- -лиаза
OOC CH CH2 SH + CH3 CH2 C COO- + NH3
L-цистеин
-
O
2-оксобутират
OOC CH CH2 CH2 SH + CH3 C COO- + NH3
NH3+
O
гомоцистеин
пируват

13.

Синтез незаменимых аминокислот
NADH
+
H3N CH COO-
+
+ ATP
H3N CH COOCH2
CH2
COO-
+
O C H
полуальдегид
аспартата
аспартилфосфат
+
H3N CH COOCH2
2-
O C O PO3
аспартат
NADH
NAD+
O
CH3
O
O C COO- CH3C
C
+ CoA-SH
SCoA
CH2
HO C COOCH3
CH2
H3N CH COOCH2
CH2 OH
CH3
кетобутират
гомосерин
ацето- -оксибутират
+
H3N CH COO-
треониндезаминаза
CH OH
CH3
треонин
глутамат
NADР+
NADPH + H+
HO CH COO- дегидратаза
диоксикислот
HO C CH3
CH2
CH3
диокси- метилвалерат
H2O
O C COOCH CH3
кетоглутарат
+
H3N CH COOCH CH3
CH2
CH2
CH3
CH3
-кето- метилвалерат
изолейцин

14.

CH2
CH (CH2)4 COO-
CH2
S
CH2
+ 2H
- 2H
S
SH
липоат
(соль липоевой кислоты)
N+
CH2
N
N
O
CH2 CH2
NH2
SH
дигидролипоат
H3C
H3C
CH (CH2)4 COO-
CH2
O P
O-
S
тиаминпирофосфат
O
O P OO-

15.

Биосинтез валина
O
CH3C
CH3 C COO-
O
SCoA
C
CH3
HO CH COO-
HO C COO-
O
CH3
пируват
NADР+
+
NADPH + H
ацетомолочная кислота
глутамат
дегидратаза
диоксикислот
H2O
O C
COO-
HO C CH3
CH3
диоксиизовалерат
кетоглутарат
+
H3N CH COO-
CH CH3
CH CH3
CH3
CH3
-кетоизовалерат
валин