Биохимия_человека_Лекция_2612_Частные_пути_обмена_аминокислот_Вал

1.

КАФЕДРА МЕДИЦИНСКОЙ БИОХИМИИ
И БИОФИЗИКИ
БИОХИМИЯ ЧЕЛОВЕКА
Лекция 26(12)
ЧАСТНЫЕ ПУТИ ОБМЕНА
АМИНОКИСЛОТ.
Обмен Val, Leu, Ile, Gly, Ser, Thr, Cys, Met, Sec
лектор - Емельянов Виктор Владимирович, к.м.н., доцент,
зав. кафедрой медицинской биохимии и биофизики
27 апреля 2026 г.

2. ОБМЕН АМИНОКИСЛОТ С РАЗВЕТВЛЕННОЙ БОКОВОЙ ЦЕПЬЮ (Branched-Chain Amino Acids, BCAA)

NB! Незаменимые
аминокислоты, высоко
содержание в белках
NB! Метаболизм
преимущественно в
мышечной ткани, менее –
в печени, кишечнике,
нервной, жировой тканях
– с энергетической целью

3. Кетоаналоги ВСАА

• https://www.rlsnet.ru/t
n_index_id_172 1.htm
препарат
«Кетостерил» комплпекс
кетоаналогов ВСАА и
ряда других
аминокислот для
восполнения их
дефицита при ХПН

4. Метаболизм ВСАА в клетках бурой жировой ткани

• Избыток ВСАА
метаболизирует в
клетках бурой жировой
ткани и обеспечивает
термогенез

5. Этапы метаболизма ВСАА:

1. Трансаминирование.
2. Окислительное
декарбоксилирование.
3. Полное или неполное
β-окисление.
4. Дальнейшее
превращение продуктов
β-окисления.

6.

7.

8.

NB! Знать роль витаминов РР, В1, В2, В6, В12, Н, липоевой и пантотеновой кислот в обмене Val,
Leu, Ile и точки вступления их углеродных скелетов в общий путь катаболизма

9. Энзимопатии обмена BCAA

• Болезнь «кленового сиропа» (лейциноз,
валинолейцинурия) – (англ. maple-syrup
urine disease, MSUD) дефект
окислительного декарбоксилирования
(этап 2)
• Изовалериановая ацидемия и другие
органические ацидемии и ацидурии - см.
Марри, том 1, стр. 340-342.
• https://www.pediatrrussia.ru/sites/default/files/file/kr_ks.pdf

10. Болезнь «кленового сиропа» (лейциноз) (БКС)

– наследственное заболевание из группы аминоацидопатий, обусловленное
дефицитом дегидрогеназы кетокислот с разветвленной цепью, приводящее к
нарушению метаболизма аминокислот лейцина, изолейцина, валина. Заболевание
характеризуется широким клиническим полиморфизмом от тяжелых форм,
протекающих в виде острой младенческой энцефалопатии (большинство случаев) до
легких форм, манифестирующих в подростковом возрасте
Патогенез заболевания связан с нарушением обмена и накоплением в
биологических жидкостях аминокислот с разветвленной цепью, а также их
производных
– 2-оксо-изокапроновой,
2-гидрокси-изокапроновой,
2-оксо-3метилвалериановой, 2-оксоизовалериановой, 2-гидрокси-изовалериановой и 2гидрокси-3-метилвалериановой кислот.
Основной нейротоксический эффект обусловлен высоким уровнем лейцина и его
метаболитов. Гиперлейцинемия ингибирует транспорт тирозина, триптофана и
других незаменимых аминокислот через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) и,
таким образом, ограничивает доставку субстратов для синтеза катехоламинов,
серотонина и белка в
головном мозге, что ведет к нейромедиаторным
расстройствам.
Большую роль в патогенезе играет кетоацидоз, осмотическая дисрегуляция,
гипонатриемия, отек и атрофия ткани мозга, вторичная гипераммониемия,
недостаточность глюконеогенеза и гипогликемия, а также дисфункция
митохондриальной дыхательной цепи и окислительного фосфорилирования.

11. Роль Thr, Gly, Ser в структуре белков

Gly – максимальная конформационная свобода
полипептидной цепи
Thr,
Ser
–
сайты
фосфорилирования
и
гликозилирования. Серин в активном центре
ферментов. Водородные связи в третичной и
четвертичной структуре.

12. Обмен Thr, Gly, Ser

Холин
Оксалат
Этаноламин
Глиоксилат
Формиат
ПВК
Сфингозин
Конъюгаты
Бетаин

13. Обмен глицина:

1) Основной путь синтеза:
1).
COOH
ТГФК N5N10-метилен-ТГФК Н2О
HC NH2
H2C OH
Серин
Сериноксиметилтрансфераза
COOH
H2C NH2
Глицин
2) Основной путь катаболизма:
2).
ТГФК
+
N5N10-метилен-ТГФК НАД НАДН2
COOH
H2C NH2
Глицин
СО2 + NH3
Глицинсинтаза
(глицинрасщепляющая ферментная система)
в составе дигидролипоевая к-та и пиридоксальфосфат

14. Наследственные нарушения обмена глицина:

1.
2.
3.
Некетотическая гиперглицинемия – характеризуется
повышенной концентрацией глицина в крови вследствие
дефекта глицинрасщепляющей ферментной системы.
Глицинурия – характеризуется повышенным выделением
глицина с мочой (до 1 г/сут). Причина – нарушение
реабсорбции глицина в почках.
Первичная
гипероксалурия
–
характеризуется
постоянным выделением оксалата с мочой. Дефект
глицинаминотрансферазы
блокирует
превращение
глиоксилата в глицин (глицин ← глиоксилат → оксалат).

15. Катаболизм серина и треонина

См. выше
См. выше
2-амино-3-оксобутират
+NAD+
+NADH
Глицин
CO2 +
NH3
- ацетилкоэнзим А
Пропионилкоэнзим А
См. выше

16. Фолиевая кислота (Витамин В9, витамин Вс, фолацин)

2 НАДФН2
2-амино4-гидрокси-9метилптеридин
п-аминобензойная
к-та (ПАБК)
L-глутаминовая к-та
Фолатредуктаза,
Дигидрофолатредуктаза
2 НАДФ+

17.

Норма: 200-400 мкг/сут (беременным 800 мкг/сут )
Синтезируют фолиевую кислоту большинство
микроорганизмов, низшие и высшие растения
Источники фолиевой кислоты
1. пища (много в зелёных овощах с
листьями, в некоторых
цитрусовых, в бобовых, в хлебе
из муки грубого помола,
дрожжах, печени).
2. микрофлора кишечника (плохо).
Свежие лиственные овощи, хранимые при комнатной температуре, могут
терять до 70% фолатов за 3 дня
В процессе приготовления пищи до 95% фолатов разрушается.

18. Перенос одноуглеродных фрагментов

C
N
O
CH3
H
C
N
N
5
5
метилТГФК
CH2OH
CH2
10
гидроксиметилТГФК
N
5
H
5
формилТГФК
N
NH
формиминоТГФК
CH
+N
N
10
метиленТГФК
5
N
10
метенилТГФК

19. Обмен одноуглеродных фрагментов

MTHFR
MTHFD
Источники:
• Катаболизм
Gly, Ser,
Thr, His
MTHFR – метилентетрагидрофолатредуктаза
MTHFD - метилентетрагидрофолатдегидрогеназа
Использование:
• Рециклирование Met,
• Синтез формилMet, Ser,
• Cинтез пуриновых и тимидиловых нуклеотидов

20.

Гиповитаминоз фолиевой кислоты
• Мегалобластная анемия
• Дефектынервной трубки у плода.

21. Использование цистеина

В белках для формирования
третичной структуры
SH-группы формируют
активный центр многих
ферментов
цистеин
Идет на синтез глутатиона,
таурина, HS-KоA, ПВК
Источник сульфатов,
идущих на синтез ФАФС

22.

Метаболизм цистеина
SH
H2C
CH NH 2
CООН
Цистеин
О2
а-КГ
SO 2H
глу
SO 2H
H2C
CH NH 2
Цистеиндиоксигеназа
CООН
О2
CH 3
H2C
аминотрансфераза
H2C
CH NH 2
CООН
Цистеиновая
кислота
O
CООН
сульфинилпируват
Цистеинсульфинат
SO 3H
C
C
АТФ
СО2
CООН
пируват
SO32SO42-
АТФ
АДФ
ФАС
SO 3H
CH22
CH NH 2
Таурин
O
парные желчные кислоты
ФАФС

23. Метионин

• участвует в синтезе белков организма;
• Метионил-тРНК участвует в инициации процесса
трансляции.
• является
источником
метильной
группы,
используемой в реакциях трансметилирования;
• является источником атома серы, необходимого для
синтеза цистеина в пути транссульфирования;
• участвует в реакциях декарбоксилирования и
аминопропилирования;

24. S-аденозилметионин (S-AM) – главный донор метильных групп в клетке

COOH
H2N
H2N
R-ОН,
H
N
N
CH2
CH2
N
+S CH2
R-NH2
OH
H2N
H2N
H
N
S CH2
OH
S-аденозилметионин (S-AM)
R-O-CH3
R-NH-CH3
N
N
CH2
CH2
N
O
H3C
COOH
N
O
OH
OH
S-аденозилгомоцистеин (S-AГ)
РЕАКЦИЯ ТРАНСМЕТИЛИРОВАНИЯ
Используется в синтезе адреналина, мелатонина, креатина, карнитина,
холина, бетаина, ансерина, метилировании остатков Lys и Arg в белках
(гистоны!), катехоламинов и стероидных гормонов, а также метаболизме
различных ксенобиотиков.

25. СИНТЕЗ АЦЕТИЛХОЛИНА

COOH
H2N
H
CH2OH
- CO2
H2C CH2
+ 3 S-АМ
OH NH2
- 3 S-АГ
CH3
+
H2C CH2N CH3
CH3
OH
O
H3
CH3
+ ацетил-КоА
+
H3C C O CH2 CH2 N
CH3
CH3
CH3
H3
- HS-KoA
АЦЕТИЛХОЛИН – один из важнейших нейромедиаторов в организме

26. СИНТЕЗ КРЕАТИНА

COOH
COOH
H
CH2
CH2
NH2
CH2
ГЛИЦИН
H2N
+
CH2
COOH
COOH
H2N
CH2
CH2
NH
+
C=NH
NH2
ГУАНИДИНАЦЕТАТ
NH
H
CH2
CH2
NH2
ОРНИТИН
C=NH
S-AM
NH2
S-AG
АРГИНИН
H3C
HN
COOH
N
CH2
N
H
КРЕАТИНИН
O
N CH3
C=NH
КРЕАТИН NH2
КРЕАТИН
ФОСФАТ

27. КРЕАТИН vs КРЕАТИНИН

• Синтез в почках и
печени.
• Использование
мышечной и нервной
тканью.
• В почках фильтруется
и реабсорбируется
• Креатинурия – при
патологии мышц
• Образование
мышечной ткани
• Не используется
в
• В почках фильтруется,
но не реабсорбируется
• Гиперкреатининемия –
при
почечной
недостаточности
Концентрация КРЕАТИНИНА в крови
♀ 60-100 мкМ,
♂ 60-120 мкМ.
Экскреция с мочой
♀ 800-1350 мг/сутки или 7-12 ммоль/сутки,
♂ 1100-2000 мг/сутки или 10-18 ммоль/сутки.

28. Связь обмена метионина и цистеина

АТФ
CH 3
CH 3
ФФн + Фн
+S
S
CH 2
Метионин
О
R
R-CH3
CH NH 2 ОН
HS
ОН
+Н2О
CH 2
гидролаза
СН 2ОН
CH 2
Аденин
О
CH NH 2
CООН
ОH
SH
Н2О H2C
CH 2
CH 2
CH NH 2
+
CООН
Цистеин
а-КГ
CH 2
CH NH 2
В6
CООН
Гомоцистеин
S
CH 2
ОH
CH NH 2 CH 2
CH 2
CООН
CH NH 2
CООН
Н
S-аденозилгомоцистеин
SH
Гомоцистеинметилтрансфераза
ОН
CH NH 2 ОН
Метилтрансфераза CООН
(SAГ)
CООН
(SAM)
Гли
S-аденозилметионин
ТГФК метил-ТГФК
В12
Аденин
О
CH 2
Н
Сер
метил-В12
СН 2
CH 2
CH 2
CH NH 2
CООН
А
CH 2
Метионинаденозилтрансфераза
CH 2
СН 2
Н2О
В6
ОН
ОН
Н
Аденозин
CH NH 2
CООН
Сер
Цистатионин
Гомосерин
Цистатионинсинтаза
Цистатионинлиаза
глу
Синтез цистеина – путь транссульфирования метионина
CH 3
CH 2
C
O
CООН
а-Кетобутират
Пропионилкоэнзим А

29. Синтез гомоцистеина и рециклирование метионина

Гомоцистеин – прооксидант, индуктор дисфункции эндотелия и
гиперкоагуляции крови. Гипергомоцистеинемия - фактор риска тромбозов
и аномалий развития плода.
Витамины В6, В9, В12, необходимые для рециклирования метионина и
синтеза серина, предотвращают гипергомоцистеинемию.

30. Минорный путь – метилирование гомоцистеина при помощи бетаина

31. Взаимосвязь обмена метионина и фолатов

32. Роль метионина в синтезе полиаминов - аминопропилирование

Роль метионина в синтезе полиаминов аминопропилирование

33. Нарушения обмена метионина:

• Гомоцистинурия
–
характеризуется
наследственной
недостаточностью
цистатионин-β-синтазы, Симптомы включают
умственную отсталость, проблемы с глазами
(катаракта),
аномалии
скелета
(марфаноподобный фенотип), склонность к
тромбозам.
• Цистатионинурия
–
характеризуется
выделением цистатионина с мочой. Этот
процесс
вызывается
недостаточностью
цистатионин- -лиазы
и
блокированием
распада цистатионина на гомосерин и
цистеин.

34.

Молекулярную структуру
цианокобаламина установила
Дороти Кроуфут-Ходжкин в 1956
году по данным
рентгеноструктурного анализа.

35.

Превращение дУМФ в дТМФ
• Для синтеза необходима фолиевая к-та. При дефиците витамина
В12 фолаты накапливаются в виде метил-ТГФК и для данной
реакции их не хватает, а значит не хватает нуклеотидов для
удвоения ДНК и страдает деление клеток.
• Витамин В12 см. учебник Т.Т. Березова стр. 232-235.

36. Обмен витамина В12 (цианкобаламина) в норме

Поступление В12 с пищей (суточная потребность в нем 1 мкг)
+
Внутренний фактор Кастла в желудке (гастромукопротеин)
Всасывается в подвздошной кишке
В крови витамин В12 + транскобаламин
Метилкобаламин
Воротная вена
Печень (депо витамина В12 )
ТГФК
5-дезоксиаденозилкобаламин
МетиленТГФК
Синтез ДНК
Нормальное кроветворение
Превращение метилмалоновой к-ты
Янтарная кислота
ЦТК

37. Дефицит витамина В12

Клиника. Чаще встречается у пожилых
людей.
Проявляется 3 основными синдромами:
1) макроцитарно-мегалобластной анемией
2) атрофическими изменениями ЖКТ
3) изменениями со стороны нервной
системы
(фуникулярный
миелоз,
невриты, психозы).

38.

39. Селеноцистеин и селенопротеины

Все без исключения соединения селена, в
результате ряда этапов обмена веществ,
превращаются в гидрид селена Н2Se2
(селеноводород,
селеноводородная
кислота).
На
следующем
этапе
фермент
селенофосфатсинтетаза
катализирует
реакцию между гидридом селена и АМФ,
ведущую
к
образованию
фосфорилированного гидрида селена,
который
с
помощью
селеноцистеинсинтетазы присоединяется
к комплексу серин-тРНК;
В результате на сериновой т-РНК из ацила
серина и фосфорилированного гидрида
селена образуется селеноцистеин.
Образовавшийся селеноцистеин остаётся
связанным
с
т-РНК
и
получает
возможность встраиваться в белки.

40. Селеноцистеин и селенопротеины

• Йодтирониндеиодиназы 1 - 3: DIO1, DIO2, DIO3
• Глутанионпероксидазы: GPX1, GPX2, GPX3, GPX4, GPX6
• Селенопротеины: SelH, SelI, SelK, SelM, SelN, SelO, SelP, SelR, SelS, SelT,
SelV, SelW, Sel15
• Селенофосфатсинтетаза 2 (SPS2)
• Тиоредоксинредуктазы 1- 3: TXNRD1, TXNRD2, TXNRD3