Синтез и катаболизм аминокислот. Орнитиновый цикл. Лекция 3

1.

Лекция 3
Синтез и катаболизм
аминокислот
Орнитиновый цикл

2.

Синтез аминокислот

3.

Основные пути синтеза аминокислот
Аминокислоты – производные карбоновых α-кетокислот
1) прямое восстановительное аминирование
1а) – образование амидов
Источник аминогруппы
– аммиак
(аммонийный азот)
2) переаминирование
3) ферментативные превращения боковых радикалов

4.

1. Прямое восстановительное
аминирование
фермент – глутаматдегидрогеназа (глутаматДГ)

5.

1а. Образование глутамина
(амидирование глутаминовой кислоты)
Фермент - глутаминсинтетаза

6.

2. Переаминирование
Ферменты переаминирования – аминотрансферазы
Их кофермент (небелковая часть молекулы) - пиридоксальфосфат (фосфорилированная форма витамина В6)
Аланинаминотрансфераза
(АлАт)
Дальнейшее
аминирование
аспарагиновой кислоты
дает аспарагин
аспартатаминотрансфераза (АсАт)

7.

3. Ферментативные превращения боковых радикалов
Семейства аминокислот
Семейство 1
Семейство 3
Семейство 2
Семейство 4
Селеноцистеин
Семейство 5
особый путь
Зеленым шрифтом указаны незаменимые аминокислоты

8.

Заменимые и незаменимые аминокислоты
для человека
Взрослый
организм
не нуждается
Селеноцистеин
Человек может синтезировать сам
Есть необходимые ферменты
Человек НЕ может синтезировать сам
Нет ферментов
Должен поглощать с пищей

9.

3. Ферментативные превращения радикалов
Синтез некоторых заменимых для человека аминокислот

10.

3. Ферментативные превращения радикалов
Синтез некоторых заменимых для человека аминокислот

11.

3. Ферментативные превращения радикалов
Синтез некоторых заменимых для человека аминокислот

12.

3. Ферментативные превращения радикалов
Синтез некоторых заменимых для человека аминокислот

13.

3. Ферментативные превращения радикалов
Селеноцистеин образуется из серина прямо на тРНК
Селеноцистеин на тРНКSEC

14.

3. Ферментативные превращения радикалов
Гистидин – особый путь - синтез не через аммиак
Только
у бактерий и
растений
Фосфорибозопирофосфат
Азот вносится из
- азотистых оснований
- глутамина
Дополнительная информация

15.

3. Ферментативные превращения радикалов
Синтез ароматических аминокислот в шикиматном пути
ТОЛЬКО
у растений и
грибов
Дополнительная информация

16.

КАТАБОЛИЗМ
АМИНОКИСЛОТ

17.

Катаболизм аминокислот

18.

Дезаминирование аминокислот
С чего все начинается?
1. Переаминирование аминокислот
Аминокислота + α-кетоглутаровая кислота
α-кетокарбоновая кислота + глутаминовая кислота
2. Образование глутамина
Глутаминовая кислота + аммиак
глутамин
3. Транспорт глутамина (из всех органов) и аланина (из мышц) в печень
4. Переаминирование аланина и распад глутамина до глутаминовой кислоты в печени
5. Окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты в митохондриях печени
Глутаминовая кислота + НАД+ + Н2О
α-кетокарбоновая кислота + NH3 + НАДН2

19.

Дезаминирование аминокислот
1. Переаминирование аминокислот
Ферменты переаминирования –
аминотрансферазы
Их кофермент (небелковая часть молекулы) пиридоксальфосфат или пиридоксаминфосфат
(формы витамина В6 (пиридоксина))
Аминотрансфераза
2. Образование глутамина
Во всех органах, кроме мышц

20.

Дезаминирование аминокислот
3. Транспорт
глутамина (из всех органов) и
аланина (из мышц)
в печень
Переаминирование
в глутамат
Переаминирование
в аланин
Переаминирование
в глутамат
На занятиях прописать в формулах
Глюкозо-аланиновый цикл

21.

Дезаминирование аминокислот
4. Переаминирование аланина и расщепление глутамина до глутаминовой кислоты в печени
Переаминирование
аланина
Аланинаминотрансфераза
Расщепление глутамина до глутаминовой кислоты

22.

5. Окислительное дезаминирование глутаминовой
кислоты в митохондриях печени
Эта реакция является обратной
прямому восстановительному аминированию альфа-кетоглутарата

23.

Специфические для животных реакции
дезаминирования аминокислот
1.
Оксидазы L и D- аминокислот. В печени и почках есть специфические оксидазы, которые могут
напрямую дезаминировать некоторые аминокислоты. ФМН и ФАД зависимые ферменты.
2.
Специфические
деаминирующие дегидратазы в печени:
- сериндегидратаза
(серин до пировиноградной кислоты (ПВК))
- треониндегидротаза
(треонин до α-кетобутирата)
- цистатионин-γ-лиаза (цистеин до ПВК)
3.
Внутримолекулярное дезаминирование с помощью гистидазы (гистидинаммиаклиазы) в коже

24.

Реакции декарбоксилирования аминокислот
Синтез биогенных
аминов
СН2 СН COOH
а)
NH2
NH
триптофан
1/2 О2
гидроксилаза
СО2
HO
СН2 СН COOH
NH2
NH
HO
декарбоксилаза
NH
СН2 СН2
NH2
ПФ (vit B6)
5-окситриптофан
серотонин
CO 2
б) N
СН 2 СН
NH
гистидин
NH2
COO H
декарбоксилаза
ПФ (vit B6)
СН 2
N
NH
гистамин
СН 2
NH2

25.

Реакции декарбоксилирования аминокислот
Синтез нейромедиаторов
ПФ (vit B6)

26.

Выведение аммиака

27.

Аммиак токсичен!
• Его следует быстро удалить во внешнюю среду
или связать в нетоксичное соединение:
• АМИДЫ Глу → глн
У животных амиды – транспортная безопасная
форма аммиака

28.

Отходы N-метаболизма животных
Мочевина – уреотелические
(наземные позвоночные: млекопитающие, взрослые амфибии),
хрящевые рыбы.
Аммиак – аммониотелические
(водные беспозвоночные, головастики, крокодилы, костистые
рыбы – вместе с небольшим кол-вом мочевины)
Мочевая кислота - урикотелические
(птицы, насекомые, рептилии)

29.

Орнитиновый цикл
Проходит в клетках печени,
(начинается в митохондриях,
заканчивается в цитоплазме),
на 100 г белка пищи – 30 г мочевины
И.П. Павлов,
М.В. Ненцкий
Г. Кребс

30.

Орнитиновый цикл

31.

Орнитиновый цикл

32.

Подготовка к КР 2
1. Реакции синтеза аминокислот
2. Реакции катаболизма аминокислот
3. Синтез аминов и ГАМК
Подготовка к семинару
1. Реакции синтеза аминокислот
2. Реакции катаболизма аминокислот
3. Синтез аминов
3. Орнитиновый цикл