Karaniwang mga landas ng catabolism at biosynthesis ng mga amino acid. Ang Mga Pangunahing Kaalaman ng Amino Acid Metabolismo sa Katawan

Paunang Salita

Ang mga protina ay bumubuo ng batayan ng buhay ng lahat ng mga organismo na kilala sa ating planeta. Ang mga ito ay kumplikadong organisado organikong mga molekula na may malaking timbang na molekular at mga biopolymer na binubuo ng mga amino acid. Kasama rin sa mga biopolymer ng cell ang mga nucleic acid - DNA at RNA, na ang resulta ng polymerization ng mga nucleotides.

Ang metabolismo ng mga protina at mga nucleic acid ay nagsasama ng kanilang synt synthes mula sa mga istruktura na sangkap ng mga amino acid at nucleotides, ayon sa pagkakabanggit, at pagkabulok sa mga monomer na ito, na sinundan ng kanilang pagkasira sa pangwakas na mga produkto ng catabolism - СО 2, Н 2 О, НН 3, uric acid at iba pa.

Ang mga prosesong ito ay kumplikado sa kemikal at walang praktikal na walang alternatibong mga workarounds na maaaring gumana nang normal kapag nangyari ang metabolikong sakit. Kilalang namamana at nakuha na mga sakit, ang molekular na batayan kung saan ang mga pagbabago sa pagpapalitan ng mga amino acid at nucleotides. Ang ilan sa mga ito ay may malubhang klinikal na pagpapakita, ngunit, sa kasamaang palad, sa kasalukuyan ay walang epektibong pamamaraan para sa kanilang paggamot. Pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga sakit tulad ng gout, Lesch-Nihan syndrome, at amino acid metabolism enzymopathy. Kaugnay nito, ang isang detalyadong pag-aaral ng metabolismo ng mga amino acid at nucleotides sa pamantayan at ang kanilang posibleng paglabag ay may kahalagahan para sa pagbuo ng isang arsenal ng teoretikal na kaalaman na kinakailangan sa pagsasanay ng isang doktor.

Kapag isinusulat ang mga tala sa panayam na "Ang metabolismo ng mga amino acid at nucleotides", hindi itinakda ng mga may-akda ang kanilang mga sarili ng gawain ng paglalarawan nang detalyado ang lahat ng mga proseso ng kemikal at pagbabagong-anyo ng mga amino acid at mga nucleotide na maaaring matagpuan ng isang mag-aaral na nagtanong sa anumang aklat na biochemistry. Ang pangunahing gawain ay ang ipakita ang materyal upang ang kumplikadong mga reaksyon ng biochemical ay madaling napagtanto, naa-access, maiintindihan, kasama ang highlight ng pangunahing. Para sa mga "malakas" na mag-aaral, ang mga materyales sa panayam ay maaaring maging isang panimulang punto sa kasunod, mas malalim na pag-aaral ng mga pagbabagong-anyo ng biochemical. Para sa mga para sa kanino ang biochemistry ay hindi naging isang paboritong paksa, ang mga lektura ay makakatulong upang mabuo ang batayan ng kaalaman na biochemical na kinakailangan sa pag-aaral ng mga klinikal na disiplina. Inaasahan ng mga may-akda na ang mga iminungkahing tala sa lektura ay magiging isang mabuting katulong para sa mga mag-aaral patungo sa kanilang propesyon sa hinaharap.

Tema. Ang metabolismo ng Amino acid: karaniwang mga metabolic path. Synthesis ng Urea
Plano

1 Mga paraan ng pagbabalik ng mga amino acid sa mga tisyu.

2 Transamination ng mga amino acid.

3 Deamination ng mga amino acid. Hindi direktang pagpapawalang-bisa.

5 Pagpapalit ng ammonia. Urea biosynthesis. Ang ilang mga klinikal na aspeto.
1 Mga paraan upang mai-convert ang mga amino acid sa mga tisyu

Ang mga amino acid ay ang pangunahing mapagkukunan ng nitrogen para sa mga mammal. Ang mga ito ay isang link sa pagitan ng mga proseso ng synthesis at agnas ng mga sangkap na naglalaman ng nitrogen, lalo na ang mga protina. Hanggang sa 400 g ng protina ay na-renew bawat araw sa katawan ng tao. Sa pangkalahatan, ang panahon ng pagkabulok ng lahat ng mga protina ng katawan ng tao ay 80 araw. Ang ika-apat na bahagi ng mga protina amino acid (halos 100 g) na hindi maikakaibang masira. Ang bahaging ito ay binago ng pagkain ng mga amino acid at endogenous synthesis - ang synthesis ng mga hindi kinakailangang amino acid.

Sa mga cell, isang tiyak na nakatigil na antas ng mga amino acid ay patuloy na pinapanatili - ang pool (pool) ng mga libreng amino acid. Ang pondong ito ay na-update dahil sa supply ng mga amino acid at ginagamit upang synthesize ang mga biologically important na sangkap ng kemikal ng cell, i.e. maaaring makilala mga paraan ng pagtanggap at paggamit amino acid cell pool.

Mga paraan ng pagpasok libreng amino acid na bumubuo ng pondo ng amino acid sa cell:

1 Extracellular fluid transportasyon ng mga amino acid - Ang mga amino acid ay dinadala, na kung saan ay nasisipsip sa bituka pagkatapos ng hydrolysis ng mga protina sa pagkain.

2 Sintesis ng Mahahalagang Amino Acids - Ang mga amino acid ay maaaring synthesized sa isang cell mula sa mga intermediate na produkto ng oxygen oxidation at isang citric acid cycle. Ang mga maaaring kapalit na amino acid ay kinabibilangan ng: alanine, aspartic acid, asparagine, glutamic acid, glutamine, proline, glycine, serine.

Intracellular Protein Hydrolysis - Ito ang pangunahing ruta ng paggamit ng amino acid. Ang hydrolytic cleavage ng mga protina ng tisyu ay catalyzes lysosomal proteases. Sa gutom, cancer at mga nakakahawang sakit, tumitindi ang prosesong ito.

Mga paraan upang magamit pondo ng amino acid:

1) Sintesis ng mga Protina at Peptides - ito ang pangunahing paraan ng pag-ubos ng mga amino acid - 75-80% ng mga amino acid ng cell ay pumupunta sa kanilang synthesis.

2) Sintesis ng mga di-protina na naglalaman ng nitrogen compound:

Mga nucleotide ng purine at pyrimidine;

Porphyrins;

Creatine

Melanin

Ang ilang mga bitamina at coenzymes (NAD, CoA, folic acid);

Biogenic amines (histamine, serotonin);

Mga Hormone (adrenaline, thyroxine, triiodothyronine);

Mga tagapamagitan (norepinephrine, acetylcholine, GABA).

3) Synthesis ng glucose gamit ang mga carbon skeleton ng glycogenic amino acid (gluconeogenesis).

4) C interes lipid paggamit ng mga residue ng acetyl ng mga kalansay ng carbon ng ketogenic amino acid.

5) Ang oksihenasyon upang tapusin ang mga produkto ng metabolismo (CO 2 , Н 2 О, NH 3) - ito ay isa sa mga paraan upang magbigay ng enerhiya ng mga cell - hanggang sa 10% ng kabuuang pangangailangan ng enerhiya. Ang lahat ng mga amino acid na hindi ginagamit sa synt synthes ng mga protina at iba pang mahalagang sangkap na fologikal ay sumasailalim sa cleavage.

Mayroong pangkalahatan at tiyak na mga landas ng metabolismo ng amino acid. Ang mga karaniwang landas ng amino acid catabolism ay kinabibilangan ng:

1) transaminasyon;

2) pagpapalamatay;

decarboxylation.

2 Transamination ng mga amino acid
Transamination amino acid - ang pangunahing paraan ng deamination ng mga amino acid, na nangyayari nang walang pagbuo ng libreng NH 3. Ito ay isang maibabalik na proseso ng paglilipat ng isang pangkat NH 2 mula sa isang amino acid sa isang  - keto acid. Ang proseso ay binuksan ng A.E. Braunstein at M.B. Kritsman (1937).

Ang lahat ng mga amino acid maliban sa threonine, lysine, proline, at hydroxyproline ay maaaring kasangkot sa transamination.

Ang reaksyon ng transaminasyon sa Pangkalahatan ay ang mga sumusunod:
COOH COOH COOH COOH

NS - NH 2 + C \u003d O  C \u003d O + HC - NH 2

R 1 R 2 R 1 R 2

amino acid  keto acid
Ang mga enzyme na nagpapabagal ng mga reaksyon ng ganitong uri ay tinatawag aminotransferases (transaminase - mi) Ang Aminotransferases ng L - amino acid ay gumagana sa katawan ng tao. Ang tumanggap ng pangkat ng amino sa reaksyon ay -keto acid - pyruvate, oxaloacetate, -keto-glutarate. Ang pinaka-karaniwang aminotransferases ay AlAT (alanine aminotransferase), AcAT (aspartate aminotransferase), at tyrosin aminotransferase.

Ang reaksyon na nabalisa ng enzyme na AlAT ay ipinakita sa ibaba:
COOH COOH COOH COOH

│ │ AlAT│ │

HCNH 2 + C \u003d O  C \u003d O + HCNH 2

│ │ │ │

CH 3 CH 2 CH 3 CH 2

Ala │ PVC │

- ketoglutarate madilim

Ang reaksyon na nabalisa ng enzyme na AsAT ay maaaring mailarawan sa eskematiko tulad ng sumusunod:
Asp + -ketoglutarate  Oxaloacetate + Glu.
Coenzyme transaminase - pyridoxalphosphate (B 6) - ay bahagi ng aktibong sentro ng enzyme. Sa proseso ng transamination, ang coenzyme ay kumikilos bilang isang tagadala ng pangkat ng amino, at ang dalawang coenzyme form na PALF (pyridoxal - 5 - f) at PAMP (pyridoxamine - 5 - f) magkakaugnay:

NH 2 pangkat

PALF  PAMF.

NH 2 pangkat
Ang transaminasyon ay aktibo sa atay. Pinapayagan ka nitong ayusin ang konsentrasyon ng anumang mga amino acid sa dugo, kabilang ang mga natanggap na may pagkain (maliban sa tre, lys, pro). Dahil dito, ang pinakamainam na halo ng mga amino acid ay inilipat na may dugo sa lahat ng mga organo.

Sa ilang mga kaso, ang isang pagsusuri ng mga amino acid ay maaaring mangyari:

1) na may hypovitaminosis B 6;

2) sa paggamot ng tuberkulosis sa mga antagonist transamaz-aztivazidom at mga analogue;

3) na may gutom, cirrhosis at steatosis ng atay, mayroong kakulangan ng synt synthes ng protina na bahagi ng transami-naz.

Para sa diagnosis, ang pagpapasiya ng aktibidad ng aminotransferases sa plasma ng dugo ay mahalaga. Sa mga kondisyon ng pathological, mayroong pagtaas ng cytolysis sa isa o ibang organ, na sinamahan ng isang pagtaas sa aktibidad ng mga enzymes na ito sa dugo.

Ang mga indibidwal na transaminases ay matatagpuan sa iba't ibang mga tisyu sa iba't ibang mga halaga. Ang AcAT ay mas malaki sa cardiomyocytes, atay, kalamnan ng kalansay, bato, pancreas. AlAT - sa isang halaga ng record sa atay, sa isang mas maliit na sukat - sa pancreas, myocardium, kalamnan ng kalansay. Dahil dito, ang isang pagtaas sa aktibidad ng AcAT sa dugo ay higit na katangian ng myocardial infarction (MI), at ang isang pagtaas ng aktibidad ng AlAT ay maaaring magpahiwatig ng cytolysis sa mga hepatocytes. Kaya, sa talamak na nakakahawang hepatitis sa dugo, ang aktibidad ng АЛАТ\u003e АсАТ; ngunit may cirrhosis - сАіАТ\u003e\u003e АЛАТ. Ang isang bahagyang pagtaas sa aktibidad ng AlAT ay nangyayari rin sa MI. Samakatuwid, ang pagpapasiya ng aktibidad ng dalawang transaminases nang sabay-sabay ay isang mahalagang pagsusuri sa diagnostic. Karaniwan, ang aktibidad na ratio ng AcAT / AlAT (coefficient de de Ritis) ay 1.330.42. Sa MI, ang halaga ng koepisyent na ito ay nagdaragdag nang masakit; sa mga pasyente na may nakakahawang hepatitis, sa kabaligtaran, ang tagapagpahiwatig na ito ay bumababa.
3 Deamination ng mga amino acid. Hindi direktang pagpapawalang-bisa

Ang proseso ay malapit na nauugnay sa transamination. oxidative deaminationna nagreresulta sa cleavage ng NH 2 group na may pagbuo ng NH 3, H 2 O at -keto acid. Ang amino acid deamination na pinaka-aktibong nangyayari sa atay at bato.

Ang mga enzim ay nagpapagal sa proseso oxidase na kung saan flavoproteins. Mayroong mga oxidases ng L- at D-amino acid. Ang mga L-amino acid oxidases ay umaasa sa FMN, ang mga D-amino acid ay nakasalalay sa FAD.

Ang reaksyon ng oxidative deamination ng mga L-amino acid ay maaaring kinakatawan ng schematically tulad ng sumusunod:
FMD FMN · N + H 2 O NH 3

L-AKL-Minic acid  -keto acid.

Sa katawan ng tao, ang aktibidad ng mga amino acid oxidases ay labis na mababa.

Ang pinaka-aktibong oxidative deamination ng L-glutamic acid ay nangyayari sa mga cell:

WALANG NADH · N + H 2 O

L - glutamo L - iminoglutarate -KG + NH 3.

1 2
1 - Glutamate dehydrogenase (maaaring gamitin ang parehong NAD + at NADF +);

2 - Ang yugtong ito ay nagpapatuloy di-enzymatically.

Schematically ang pangkalahatang reaksyon ng reaksyon (ang reaksyon na ito ay mababalik):
L-Glu + NAD + H 2 O  -KG + NADH · N + + NH 3

LGlutamate dehydrogenase - Isang enzyme na nagpapagana sa reaksyon na ito, na kung saan ay lubos na aktibo at malawak na ipinamamahagi sa mga tisyu ng mammalya.

Ang Liver glutamate dehydrogenase ay isang regulasyon na enzyme na naisalokal sa mitochondria. Ang aktibidad ng enzyme na ito ay nakasalalay sa katayuan ng enerhiya ng cell. Sa kakulangan ng enerhiya, ang reaksyon ay nangyayari sa direksyon ng pagbuo ng -ketoglutarate at NADH. H +, na nakadirekta sa CLK at oxidative phosphorylation, ayon sa pagkakabanggit. Bilang isang resulta, mayroong isang pagtaas sa synthesis ng ATP sa cell. Samakatuwid, para sa glutamate dehydrogenase, ang mga inhibitor ay ATP, GTP, NADH, at ang activator ay ADP.

Karamihan sa mga amino acid ay deaminated ng di-tuwirang deamination - ito ang proseso ng pagpapares ng 2 pagbabahagi:

1 ) transamination na may pagbuo ng glutamate;

2 ) reaksyon ng glutamate dehydrogenase.
amino acid -KG NADH · N +

NH 3 1 2 NH 3
-keto acid Glutamate NAD
Sa kasong ito, ang biological na kahulugan ng transamination ( 1 ) ay binubuo sa pagkolekta ng mga amino group ng lahat ng nabubulok na mga amino acid sa anyo ng isang amino acid ng isang species - glutamate. Karagdagan, ang glutamic acid ay dinadala sa mitochondria, kung saan sumasailalim ito ng de-oxidative deamination sa ilalim ng pagkilos ng glutamate dehydrogenase 2 ).

Ang pinaka-aktibo na hindi tuwirang deamination ay nangyayari sa atay. Dito, ang nagreresultang NH 3 ay pumapasok sa siklo ng urea para sa neutralisasyon.

Ang direksyon ng mga proseso ng balanse ng balanse, hindi direktang pagpapahalaga sa kalakhan ay nakasalalay sa pagkakaroon at konsentrasyon ng mga amino acid at -keto acid. Sa labis na amine nitrogen, ang pag-convert ng mga amino acid sa kaukulang mga keto acid ay nagdaragdag sa kanilang kasunod na enerhiya at paggamit ng plastik.
4 Decarboxylation ng mga amino acid

Ito ang proseso ng cleavage ng grupo ng carboxyl, na matatagpuan sa полоолении-posisyon ng amino acid, na may pormasyon ng mga amin at CO 2. Bilang isang resulta ng decarboxylation ng mga amino acid ay nabuo:

biogenic amines (histamine, dopamine, tyramine,  - aminobutyric acid - GABA, atbp.).

Halimbawa:

COOH CH 2 NH 2

CHNH 2 Sa 2 CH 2

CH 2 COOH

Glu GABA

Ang Decarboxylation ng mga amino acid na may pagbuo ng mga biogenous na amin ay pinaka-aktibong nangyayari sa atay, utak at chromaffin tissue.

2) mga produkto ng "nabubulok na mga protina sa bituka", na kung saan ay ang resulta ng decarboxylation ng mga amino acid sa ilalim ng impluwensya ng bituka microflora. Ang mga amino acid ay bumubuo ng mga nakakalason na produkto, halimbawa:

-CO 2
lysine cadaverine

-CO 2

ornithine putrescine
Sa kabuuan, higit sa 40 iba't ibang mga amin ay nabuo sa katawan ng tao. Ang pagpapalakas ng synthesis ng mga amin ay sinusunod na may hypoxia at gutom. Ang isang lokal na pagtaas sa synthesis, release at inactivation ng catecholamines, histamine at serotonin ay katangian ng foci ng pamamaga.

Ang mga malignant na tumor ng apudocytic na pinagmulan, na matatagpuan sa mga bituka, bronchi, pancreas, ay maaaring synthesize ng isang malaking halaga ng serotonin (gamit ang hanggang sa 60% ng pang-araw-araw na kinakailangan ng tryptophan para dito).

Ang mga biogenikong amina ay hindi aktibosa ilalim ng impluwensya ng mga oxidative FAD-depend enzymes - monoamine oxidases (MAO). Ang oxidative deamination ng mga amin sa aldehydes ay nangyayari.

R - CH 2 –NH 2 + FAD + Н 2 О  R - CH + NH 3 + FADN 2
Biogenic mga produkto ng deamination - aldehydes - ay na-oxidized sa mga organikong asidosa tulong aldehyde dehydrogenases. Ang mga acid na ito ay excreted sa ihi o sumailalim sa karagdagang pagkasira ng oxidative. Bilang karagdagan, ang catechol - O - methyltransferase ay nakikilahok sa pagkasira ng mga catecholamines.
Ang ilang mga klinikal na aspeto

Sa ilalim ng mga kondisyon ng MAO blockade (sa panahon ng therapy na may antidepressant), ang kakayahang sirain ang mga pag-amin ay bumababa. Sa kasong ito, ang katawan ay maaaring maging sensitibo sa pagkilos ng mga amin. Halimbawa, ang pagkain ng keso at pag-ubos ng ilang mga uri ng pulang alak na mayaman mapang-api, sa panahon ng therapy sa MAO inhibitors ay humahantong sa hypertension.

Ang isang pagbawas sa aktibidad ng MAO ay sinusunod na may labis na mga hormone sa teroydeo.

Ang isang pagtaas sa aktibidad ng MAO ay maaaring mangyari sa kakulangan ng bitamina B 1, dahil ang isa sa mga produktong metaboliko ng B 1 ay isang inhibitor ng MAO.
5 Pagpapalit ng ammonia. Urea biosynthesis. Ang ilang mga klinikal na aspeto

Ang amonia ay isa sa mga produktong pangwakas ng pagpapalitan ng mga sangkap na naglalaman ng nitrogen. Ito ay isang bahagi ng bahagi ng natitirang serum nitrogen (kasama ang urea, uric acid, creatinine, indican). Sa dugo, mababa ang konsentrasyon ng ammonia - 25-40 micromol / l. Sa mas mataas na konsentrasyon, mayroon itong nakakalason na epekto sa katawan.

Ang amonia ay nakakalason, lalo na para sa gitnang sistema ng nerbiyos. Ang pagkakalason ng ammonia ay nauugnay sa kakayahang maputol ang paggana ng CLK, sapagkat Tinatanggal ng NH 3 ang Ц-ketoglutarate mula sa CLK:
 - KG + NH 3 + NADH. H +  Glu + OVER + + H 2 O.
Sa huli muling pagbabalik sa aminKet - keto - glutarate, may pagbawas sa aktibidad ng CLK sa mga cell ng gitnang sistema ng nerbiyos, na, sa turn, ay pinipigilan ang aktibidad ng aerobic oksihenasyon ng glucose. Bilang isang resulta, ang produksyon ng enerhiya ay nagambala at isang hypoenergetic na estado ang bumubuo, sapagkat glucose ay ang pangunahing mapagkukunan ng enerhiya para sa utak.
NH 3 nabuo sa mga sumusunod na proseso :

1) oxidative deamination ng mga amino acid - ito ang pangunahing ruta ng paggawa ng NH 3;

deamination ng biogenic amines;
deamination ng mga purine base (adenine, guanine);
catabolism ng pyrimidine nucleotides.

Sa utak, ang pangunahing mapagkukunan ng pagbuo ng NH 3 ay ang pagpapamatay ng AMP sa inosine monophosphate (IMP):

AMP + H 2 O  IMP + NH 3.

Ang enzyme na nagpapagana sa reaksyon na ito ay adenosine deaminase.

Ang amonia ay dinadala ng dugo sa atay at bato para sa neutralisasyon sa komposisyon ng mga amino acid, na kung saan ang pangunahing mga ito ay glutamine, asparagine, alanine.

Ang neutralisasyon ng NH 3 ay nangyayari halos kaagad pagkatapos ng pagbuo nito, sapagkat sa mga tisyu, agad itong isinama sa komposisyon ng mga amino acid, higit sa lahat glutamine. Gayunpaman, para sa karagdagang detoxification at pag-aalis ng ammonia, ang mga proseso ng biochemical ay umiiral sa atay at bato, na mga pangunahing paraan ng pag-neutralize sa NH 3.

Ilalaan ang sumusunod mekanismo ng decontamination NH 3 :

1 ) reductive amination ng -ketoglutarate;

2 ) ang pagbuo ng amino acid amides - asparagine at glutamine;

3 ) ang pagbuo ng mga ammonium salts sa bato;

4 ) pagbubuo ng urea.

Sa mga tisyu, ang ammonia ay napapailalim sa agarang pag-neutralize. Nakamit ito sa pamamagitan ng isang kumbinasyon ng mga proseso ( 1 ) at ( 2 ).

Pagbabawas ng pagsusuri -Ketoglutarate:

NH 3 +  -KG + NADN . N +  Glu + NAD + N 2 O.

Ang enzyme - glutamate dehydrogenase
Ang prosesong ito ay nangangailangan ng makabuluhang konsentrasyon ng  - KG. Upang maiwasan ang overhead ng  - KG at ang operasyon ng CLK na hindi mabalisa, ang  - KG ay muling naganap dahil sa pag-convert ng PVC К OA   - KG.

2 ) Pagbubuo ng amide - Ito ay isang mahalagang mekanismo ng pandiwang pantulong para sa neutralisasyon ng NH 3 sa mga tisyu sa pamamagitan ng pagbubuklod nito sa Glu o Asp.

Asp + ATP +NH 3  ASN + AMP + FF nn

Ang enzyme - asparagine synthase

Glu + ATP +NH 3  Gln + AMP + FF nn

Enzyme - glutamine synthase
Ang prosesong ito ay pinaka-aktibo sa gitnang sistema ng nerbiyos, kalamnan, bato, at atay (upang mapanatili ang panloob na konsentrasyon ng NH 3). Kadalasan glnay isang form ng transportasyon ng hindi nakakalason NH 3 mula sa utak, kalamnan at iba pang mga tisyu. Ang glutamine ay madaling tumagos sa lamad, sapagkat sa physiological pH, wala itong bayad. Sa panahon ng ehersisyo, ang alanine ay aktibong nakadala sa NH 3 mula sa kalamnan hanggang sa atay. Bilang karagdagan, ang isang malaking halaga ng alanine ay naglalaman ng dugo na dumadaloy mula sa mga bituka. Ang alanine na ito ay ipinadala din sa atay para sa gluconeogenesis.

3 ) Ang gln at ASN na may daloy ng dugo ay pumapasok sa mga bato, kung saan sumailalim sila sa hydrolysis gamit ang mga espesyal na enzim - glutaminase at asparaginase, na matatagpuan din sa atay:

Asn + H 2 O сп Asp + NH 3.

Gln + H 2 O  Gl + NH 3.

Napalaya sa mga tubule ng mga bato NH 3 ay neutralisado ang pagbuo ng mga ammonium salts,na pinalabas sa ihi:

NH 3 + H + + Cl -  NH 4 Cl.

4 ) Synthesis ng Urea - Ito ang pangunahing paraan upang ma-neutralize ang ammonia. Urea account para sa 80% ng excreted nitrogen.

Ang proseso ng pagbuo ng urea ay nangyayari sa atay at ito ay isang proseso ng siklo na tinatawag na " ornithine cycle " (Krebs - Hanselight cycle).

Ang dalawang amino acid na hindi bahagi ng mga protina, ornithine at citrulline, at dalawang proteinogen amino acid, arginine at asparagine, ay nakikibahagi sa siklo.

Kasama sa proseso ang limang reaksyon: ang unang dalawang magpatuloy sa mitochondria, ang natitira sa cytosol ng mga hepatocytes. Mayroong ilang mga enzim na bumubuo ng urea sa utak, pulang selula ng dugo, at kalamnan ng puso, gayunpaman, ang buong hanay ng mga enzyme ay matatagpuan lamang sa atay.

І reaksyon Ay ang synthesis ng carbamoyl pospeyt:

СО 2 + NH 3 + 2ATP  NH 2 –CO - Ф + 2ADP + Ф n.

Enzyme - carbamoyl pospeyt synthaseІ (mitochondrial). Mayroon ding carbamoylphosphate synthase II (sa cytosol), na kung saan ay kasangkot sa synthesis ng pyrimidine nucleotides.

Ang Carbamoylphosphate synthase I ay isang regulasyon na enzyme kung saan activator ay N-Acetylglutamate.

ІІ reaksyon - ang pagsasama ng carbamoyl pospeyt sa proseso ng paikot. Sa reaksyong ito, nagpapalubha ito ng ornithine), na nagreresulta sa pagbuo ng citrulline (ang reaksyon ay nangyayari din sa mitochondria).

III reaksyon - ang pagbuo ng arginine succinate. Ito ang pangalawang reaksyon na gumagamit ng enerhiya ng ATP.

IV reaksyon- cleavage ng arginine succinate sa pagbuo ng arginine at fumarate. Ang huli ay maaaring pumasok sa Central Control Commission, pagpapahusay ng gawain nito. T.O. Ito ay isang anaplerotic (muling pagdadagdag) reaksyon para sa CLK.

V reaksyon -pagbabagong-buhay ng ornithine kasama ang pagbuo ng urea.
Scheme ng Urea Synthesis

CO 2 + NH 3 + 2ATP  karamoyoyl pospeyt + 2ADP + F n

1
NH 2 –CO - NH 2

(urea) Ornithine

5 2

Arginine Citrulline

4 3 ATP

Fumarate AMF

Argininosuccinate Ff n

Mga Enzim:

1 - carbamoyl pospeyt synthase;

2 - ornithinecarbamoyltransferase;

3 - argininosuccinate synthase;

4 - argininosuccinate lyase;

5 - arginase(Ang mga malakas na inhibitor ng enzyme ay ornithine at lysine, nakikipagkumpitensya sa arginine, activator - Ca 2+ at Mn 2+).

Ang Ornithine, na naibalik sa panahon ng pag-ikot, ay maaaring mag-trigger ng isang bagong ikot ng urea. Sa papel nito, ang ornithine ay katulad ng oxaloacetate sa CLK. Upang makumpleto ang isang siklo, kinakailangan ang 3 ATP, na ginagamit sa 1st at 3rd reaksyon.

Ang ornithine cycle ay malapit na magkakaugnay sa CLK.

Sa eskematiko, ang relasyon ay maaaring maitala sa mga sumusunod:
2 ATP

Ornith- CO 2

bagong TsLK

ang siklo

Fumarate ATP

Aspartate

Ito ang "dalawang gulong bisikleta" ni Krebs - hindi isang solong gulong ang maaaring "paikutin" nang walang wastong paggana ng pangalawa.

Ang paglabas ng synthesized urea ay ibinibigay ng mga bato. Ang 20-35 g ng urea ay pinakawalan bawat araw. Sa pamamagitan ng isang pagbabago sa dami ng protina sa pagkain upang mapanatili ang balanse ng nitrogen, ang rate ng pagbubuo ng urea sa katawan ay nagbabago:

 protina na may pagkain   synthesis ng cycle enzymes synt  urea synthesis,

kung  protina katabolismo  urea synthesis  dami

pinalabas na nitrogen.

Ang pagtaas ng katabolismo ng protina at, dahil dito, ang pagtaas ng pag-iiba ng urea ay sinusunod sa panahon ng pag-aayuno at diabetes mellitus.

Sa mga sakit ng atay, na sinamahan ng isang paglabag sa synthesis ng urea, ang konsentrasyon ng ammonia sa dugo (hyperammonemia) ay nagdaragdag at, bilang isang resulta, ang hepatic coma ay bubuo.

Genetic mga depekto sa urea synthesis enzymes

Ang congenital metabolic disturbances ay kilala dahil sa isang kakulangan ng bawat isa sa limang mga enzim sa siklo.

Sa kaso ng paglabag sa synthesis ng urea, ang isang pagtaas ng konsentrasyon ng ammonia sa dugo ay sinusunod - hyperammonemia, na kung saan ay pinaka-binibigkas na may isang depekto ng 1st at 2nd enzymes.

Mga sintomas sa klinika - karaniwan sa lahat ng mga karamdaman ng siklo ng ornithine: pagsusuka (sa mga bata), pag-iwas sa mga pagkaing mayaman sa protina, may kapansanan na pagkakaugnay ng mga paggalaw, pagkamayamutin, pag-aantok, at pag-aalis sa pag-iisip. Sa ilang mga kaso, ang kamatayan ay maaaring mangyari sa mga unang buwan ng buhay.

Diagnosis ang mga paglabag ay isinasagawa:

1) sa pamamagitan ng pagtukoy ng konsentrasyon ng ammonia at mga intermediate na produkto ng ornithine cycle sa dugo at ihi;

2) sa pamamagitan ng pagtukoy ng aktibidad ng mga enzymes sa mga specimen ng biopsy sa atay.

Ang namamana na mga enzyme ng ornithine cycle ay kasama ang:

hyperammonemiaІ ng uri – kakulangan ng carbamoyl phosphate synthase I (ilang mga kaso, malubhang hyperammonemia);
hyperammonemiaІІ ng uri – kakulangan ng ornithine - carbamoyltransferase (maraming mga kaso). Sa dugo, cerebrospinal fluid at ihi, ang konsentrasyon ng ammonia at glutamine ay tumataas.Ang pagtaas ng konsentrasyon ng ammonia ay humantong sa isang pagtaas sa aktibidad ng glutamine synthase;
citrullinemia - depekto argininosuccinate synthase (isang bihirang sakit). Ang isang malaking halaga ng citrulline ay excreted sa ihi, ang konsentrasyon ng citrulline sa plasma at cerebrospinal fluid ay nagdaragdag;

arginine succinate aciduria– arginine - kakulangan ng succinatliase (bihirang sakit). Ang konsentrasyon ng argininosuccinate sa dugo, cerebrospinal fluid at ihi ay nagdaragdag. Ang sakit, bilang panuntunan, ay bubuo ng maaga at humantong sa isang nakamamatay na kinalabasan sa isang maagang edad. Upang masuri ang sakit na ito, gamitin ang pagpapasiya ng pagkakaroon ng argininosuccinate sa ihi (chromatography sa papel) at mga pulang selula ng dugo (opsyonal). Ang maagang pagsusuri ay isinasagawa ng amniocentesis;
argininemia - depekto sa arginase. Mayroong isang pagtaas sa konsentrasyon ng arginine sa dugo at cerebrospinal fluid (mababang aktibidad ng arginase sa mga pulang selula ng dugo). Kung ang pasyente ay inilipat sa diyeta na may mababang protina, kung gayon ang pagbawas ng konsentrasyon ng ammonia sa dugo.

Panayam 2

Tema. Mga dalubhasang metabolic path

amino acid at paikot na amino acid.

Mga Heneral Enzymopathies

metabolismo ng amino acid
Plano

1 Mga paraan ng metabolismo ng isang free-na balangkas ng nitrogen ng amino acid-lot. Glycogenic at ketogenic amino acid.

2 Metabolismo ng glycine at serine.

3 Metabolismo ng asupre na naglalaman ng mga amino acid. Ang synthesis ng creatine.

4 Branched chain amino acid metabolismo.

5 Metabolismo ng cyclic amino acid (phenylalanine, tyrosine, tryptophan at histidine).

6 Mga sakit na inherited ng metabolismo ng amino acid.
1 Mga paraan ng metabolismo ng isang free-na balangkas ng nitrogen ng amino acid-lot. Glycogenic at ketogenic amino acid

Nitrogen-free skeletons ng amino acid ( - ketoacids) ay nabuo bilang isang resulta ng mga transaminasyon at reaksyon ng deamination.

Ang mga balangkas ng carbon ng mga proteinogen amino acid pagkatapos ng cleavage ng NH 2 group sa huli ay naging 5 mga produkto na kasangkot sa CLK: acetyl-CoA, fumarate, succinyl-CoA, -Ketoglutarate, oxalo - acetate.

Sa CLK, ang mga carbon skeleton ng amino acid ay ganap na na-oxidized sa pagpapalabas ng isang makabuluhang halaga ng enerhiya, na kung saan ay maihahambing sa dami ng enerhiya na pinakawalan sa panahon ng aerobic oksihenasyon ng 1 glucose ng glucose.

Schematically, ang mga landas ng pagpasok ng mga -keto acid sa CLK ay ipinapakita sa ibaba:

Ala, Cis, Tre

Gly, Ser,

PVC

Acetyl-CoA

Acetoacetyl-CoA

Asn, Asp

Saklaw ng pagbaril, Hairdryer, Trp
TsLK

Fumarate

–KG

Gln, Glu, Arg, Gis, Pro

Succinyl CoA

Ile, Val, Met

Glycogenic at ketogenic amino acid

Glycogen amino acid Ay mga amino acid na maaaring maging mga substrate para sa synthesis ng glucose, tulad ng maaaring ma-convert sa pyruvate, oxaloacetate, phosphoenol - pyruvate - ito ay mga precursor ng glucose sa panahon ng gluconeogenesis. Ang nasabing mga amino acid ay kasama ang lahat ng mga proteinogen amino acid na may pagbubukod sa Lei, Liz.

Ketogenic amino acid Ito ay isang substrate para sa ketogenesis at syntid ng lipid. Kabilang dito sina Lei, Liz, Ile, Tyr, Trp, Fen. Si Lei at Liz ay tunay na ketogen amino acid, tulad ng Ang Ile, Trp, Hairdryer ay maaaring glycogenic sa parehong oras.
2 Glycine at serine metabolismo
Ang glycine ay na-convert sa serine na may pakikilahok ng coenzyme form ng folic acid (Bc) - tetrahydrofolate acid, o THFK (H 4 folate).
3 Metabolismo ng asupre na naglalaman ng mga amino acid. Synthesis ng nilikha

Methionine Ay isang mahalagang amino acid, na siyang pangunahing donor ng mga grupo ng methyl sa mga reaksyon ng methylation.

Ang aktibong form ay S-adenosylmethionine (SAM), ang reaksyon ng pagbuo ng kung saan ay ipinapakita sa ibaba:
Met + ATP  S-Adenosylmethionine + FFn + Fn.

Enzyme - methionine adenosyltransferase.

Ang SAM ay kasangkot sa mga reaksyon ng methylation sa synthesis ng: choline, creatine, adrenaline, melanin, nucleotides, plant alkaloids. Matapos ang paglipat ng pangkat ng CH 3, ang SAM ay na-convert sa S-adenosyl homocysteine, na, bilang isang resulta ng pagkakasunud-sunod ng reaksyon, ay nabawasan sa methionine:
S-adenosylmethionine S-adenosyl homocysteine

adenosine

pagkain ng methionine
methionine homocysteine.

succinyl - CoA

Ang prosesong ito ng paikot ay hindi maaaring gumana nang walang patuloy na daloy ng Met, sapagkat Ang Meth ay natupok sa mga reaksyon ng catabolismo.

Ang met bilang isang donor ng mga grupo ng methyl ay kasangkot sa synthesis ng creatine.
Synthesis ng nilikha

Ang Creatine ay ang pangunahing substrate para sa pagbuo ng creatine phosphate sa mga kalamnan at tisyu ng nerbiyos. Ang syntine ng creatine ay nangyayari nang sunud-sunod sa mga bato at atay (ang ilan sa mga ito ay maaaring synthesized sa pancreas).

Mayroong dalawang yugto ng synthesis:

1 Nagaganap sa bato:

Arg + Gln Ornithine + Glycociamine.

(Guanidine acetate)

Ang enzyme - glycine amidotransferase (transami - nase).
2 Nagaganap sa atay pagkatapos ng transportasyon mula sa glycociamine kidney:
S - Adenosylmethionine S - Adenosyl homocysteine

Glycociamine Creatine

Enzyme - guanidine acetate methyltransferase.
Pagkatapos ang creatine ay phosphorylated upang mabuo ang macroergic phosphate - creatine phosphate, na isang form ng pag-aalis ng enerhiya sa mga kalamnan at sistema ng nerbiyos. Ang enzyme na catalyzing ang reaksyon na ito ay lumikha ng phosphokinase(KFK):

Creatine + ATP Creatine-f + ADP

di-enzymatically

tagalikha may ihi.
Cis -ito ay isang mahalagang amino acid na ang pangunahing papel ay ang mga sumusunod:

1) ay nakikibahagi sa pag-stabilize ng istraktura ng mga protina at peptides - bumubuo ng disulfide bond;

ay isang sangkap na istruktura ng glutathione tripeptide (glucis-gly), na, bilang isang coenzyme, ay nakikilahok din sa paggana ng antioxidant system ng katawan, ang transportasyon ng ilang mga amino acid sa pamamagitan ng mga lamad, ang pagbawi ng ascorbic acid mula sa dehydroascorbic acid, atbp.

Ang Glutathione ay isang coenzyme ng isang oxidoreductase tulad ng glutathione peroxidase. Ang seleniyum na naglalaman ng enzyme ay nagpapagana sa reaksyon detoxification ng mga organikong peroxides.Ito ay isang mahalagang mekanismo para maiwasan ang lipid peroxidation, na maaaring mapasigla ng radiation o xenobiotics. T.O. Ang glutathione ay isang intracellular antioxidant;

3) na may cis catabolism, pyruvate ay nabuo, na ginagamit bilang isang substrate para sa gluconeogenesis, i.e. Ang cis ay isang glycogenic amino acid;

ay nakikilahok sa synthesis ng taurine - isang pangunahin na mahalagang tambalan na kinakailangan para sa pagbuo ng mga ipinares na mga bile acid, ay maaaring kumilos bilang tagapamagitan sa gitnang sistema ng nerbiyos at mahalaga sa paggana ng myocardium.

Ang Taurine ay nabuo sa reaksyon:

-CO 2

Cis  Cysteic acid Taurine

CH 2 - CH - COOH CH 2 - CH 2

HO 3 S NH 2 SH NH 2
Ang Taurine ay tumutulong sa pagbaba ng kolesterol sa atherosclerosis, bilang nakikilahok sa synthesis ng mga acid ng apdo.

Branched chain amino acid (ACC) - valine, leucine, isoleucine - sa panahon ng catabolism ay na-convert sa to-keto acid (branched chain hydroxy acid - OCRC). - NH 3

AKRC  OKRC

Mga yugto ng oksihenasyon ng AKRC:

1) transaminasyon:

ACRC +  - KG  OKRC + Glu.

Enzyme - AKRC - aminotransferase.

Ang pinakamataas na aktibidad ng enzyme na ito ay sinusunod sa puso, bato, mas kaunti sa mga kalamnan ng kalansay, ang pinakamababa sa atay;

2) pag-aalis ng tubig ng OCC sa mga intermediate na produkto ng CLK. Enzyme - dehydrogenase OCD - naisalokal sa panloob na mitochondrial membrane at catalyzes ang oxidative decarboxylation reaksyon, bilang isang resulta ng mga intermediate na produkto ng CLA ay nabuo:

Leu  acetyl-CoA at acetoacetate.

Val, Ile  Succinyl - CoA.
Ang catabolism ng Val at Ile (tulad ng Met) sa succinyl-CoA ay sinamahan ng pagbuo ng propionyl-CoA at methylmalonyl-CoA:

Paunang Salita

Kapag isinulat ang mga tala sa panayam "Ang metabolismo ng mga amino acid at nucleotides", hindi itinakda ng mga may-akda ang kanilang mga sarili ng gawain ng paglarawan nang detalyado ang lahat ng mga proseso ng kemikal at pagbabagong-anyo ng mga amino acid at mga nucleotide na maaaring matagpuan ng isang nagtanong mag-aaral sa anumang aklat na biochemistry. Ang pangunahing gawain ay ang ipakita ang materyal upang ang kumplikadong mga reaksyon ng biochemical ay madaling napagtanto, naa-access, maiintindihan, kasama ang highlight ng pangunahing. Para sa mga "malakas" na mag-aaral, ang mga materyales sa panayam ay maaaring maging isang panimulang punto sa kasunod, mas malalim na pag-aaral ng pagbabagong-anyo ng biochemical. Para sa mga para sa kanino ang biochemistry ay hindi naging isang paboritong paksa, ang mga lektura ay makakatulong upang mabuo ang batayan ng kaalaman na biochemical na kinakailangan sa pag-aaral ng mga klinikal na disiplina. Inaasahan ng mga may-akda na ang mga iminungkahing tala sa lektura ay magiging isang mabuting katulong para sa mga mag-aaral patungo sa kanilang propesyon sa hinaharap.

Tema. Ang metabolismo ng Amino acid: karaniwang mga metabolic path. Synthesis ng Urea

Plano

1 Mga paraan ng pagbabalik ng mga amino acid sa mga tisyu.

2 Transamination ng mga amino acid.

3 Deamination ng mga amino acid. Hindi direktang pagpapawalang-bisa.

5 Pagpapalit ng ammonia. Urea biosynthesis. Ang ilang mga klinikal na aspeto.

1 Mga paraan upang mai-convert ang mga amino acid sa mga tisyu

Sa mga cell, isang tiyak na nakatigil na antas ng mga amino acid ay patuloy na pinapanatili - ang pool (pool) ng mga libreng amino acid. Ang pondo na ito ay na-update dahil sa supply ng mga amino acid at ginagamit upang synthesize ang mga biologically important na sangkap ng kemikal ng cell, i.e. maaaring makilala mga paraan ng pagtanggap at paggamit amino acid cell pool.

Mga paraan ng pagpasok libreng amino acid na bumubuo ng pondo ng amino acid sa cell:

1 Extracellular fluid transportasyon ng mga amino acid - Ang mga amino acid ay dinadala, na kung saan ay nasisipsip sa bituka pagkatapos ng hydrolysis ng mga protina sa pagkain.

Intracellular Protein Hydrolysis - Ito ang pangunahing ruta ng paggamit ng amino acid. Ang hydrolytic cleavage ng mga protina ng tisyu ay catalyzes lysosomal proteases. Sa gutom, cancer at mga nakakahawang sakit, tumitindi ang prosesong ito.

Mga paraan upang magamit pondo ng amino acid:

1) Sintesis ng mga Protina at Peptides - ito ang pangunahing paraan ng pag-ubos ng mga amino acid - 75-80% ng mga amino acid ng cell ay pumupunta sa kanilang synthesis.

2) Sintesis ng mga di-protina na naglalaman ng nitrogen compound:

Mga nucleotide ng purine at pyrimidine;

Porphyrins;

Creatine

Melanin

Ang ilang mga bitamina at coenzymes (NAD, CoA, folic acid);

Biogenic amines (histamine, serotonin);

Mga Hormone (adrenaline, thyroxine, triiodothyronine);

Mga tagapamagitan (norepinephrine, acetylcholine, GABA).

3) Synthesis ng glucose gamit ang mga carbon skeleton ng glycogenic amino acid (gluconeogenesis).

4) C interes lipid gumagamit ng acetyl residue ng mga carbon skeleton ng ketogenic amino acid.

Mayroong pangkalahatan at tiyak na mga landas ng metabolismo ng amino acid. Ang mga karaniwang landas ng amino acid catabolism ay kinabibilangan ng:

1) transaminasyon;

2) pagpapalamatay;

decarboxylation.

2 Transamination ng mga amino acid

Transamination amino acid - ang pangunahing paraan ng deamination ng mga amino acid, na nangyayari nang walang pagbuo ng libreng NH 3. Ito ay isang maibabalik na proseso ng paglilipat ng isang pangkat NH 2 mula sa isang amino acid sa isang  - keto acid. Ang proseso ay binuksan ng A.E. Braunstein at M.B. Kritsman (1937).

Ang lahat ng mga amino acid maliban sa threonine, lysine, proline, at hydroxyproline ay maaaring kasangkot sa transamination.

Ang reaksyon ng transaminasyon sa Pangkalahatan ay ang mga sumusunod:

COOH COOH COOH

NS - NH 2 + C \u003d O  C \u003d O + HC - NH 2

R 1 R 2 R 1 R 2

amino acid  keto acid

Ang mga enzyme na nagpapabagal ng mga reaksyon ng ganitong uri ay tinatawag aminotransferases (transaminase - mi) Ang Aminotransferases ng L - amino acid ay gumagana sa katawan ng tao. Ang tumanggap ng pangkat ng amino sa reaksyon ay -keto acid - pyruvate, oxaloacetate, -keto-glutarate. Ang pinaka-karaniwang aminotransferases ay AlAT (alanine aminotransferase), AcAT (aspartate aminotransferase), at tyrosin aminotransferase.

Ang reaksyon na nabalisa ng enzyme na AlAT ay ipinakita sa ibaba:

COOH COOH COOH COOH

│ │ AlAT│ │

HCNH 2 + C \u003d O  C \u003d O + HCNH 2

│ │ │ │

CH 3 CH 2 CH 3 CH 2

Ala │ PVC │

- ketoglutarate madilim

Ang reaksyon na nabalisa ng enzyme na AsAT ay maaaring mailarawan sa eskematiko tulad ng sumusunod:

Asp + -ketoglutarate Oxaloacetate + Glu.

Coenzyme transaminase - pyridoxalphosphate (B 6) - ay bahagi ng aktibong sentro ng enzyme. Sa proseso ng transamination, ang coenzyme ay kumikilos bilang isang carrier ng grupong amino, at ang dalawang coenzyme form na PALF (pyridoxal - 5 - f) at PAMP (pyridoxamine - 5 - f) magkakaugnay:

NH 2 pangkat

Pumf  pamph.

NH 2 pangkat

Ang transaminasyon ay aktibo sa atay. Pinapayagan ka nitong ayusin ang konsentrasyon ng anumang mga amino acid sa dugo, kabilang ang mga natanggap na may pagkain (maliban sa tre, lys, pro). Dahil dito, ang pinakamainam na halo ng mga amino acid ay inilipat na may dugo sa lahat ng mga organo.

Ang ilang mga klinikal na aspeto

Sa ilang mga kaso, ang isang pagsusuri ng mga amino acid ay maaaring mangyari:

1) na may hypovitaminosis B 6;

2) sa paggamot ng tuberkulosis sa mga antagonist transamaz-aztivazidom at mga analogue;

3) na may gutom, cirrhosis at steatosis ng atay, mayroong kakulangan ng synthesis ng protina na bahagi ng transami-naz.

Ang mga indibidwal na transaminases ay matatagpuan sa iba't ibang mga tisyu sa iba't ibang mga halaga. Ang AcAT ay mas malaki sa cardiomyocytes, atay, kalamnan ng kalansay, bato, pancreas. AlAT - sa isang halaga ng record sa atay, sa isang mas maliit na sukat - sa pancreas, myocardium, kalamnan ng kalansay. Dahil dito, ang isang pagtaas sa aktibidad ng AcAT sa dugo ay higit na katangian ng myocardial infarction (MI), at ang isang pagtaas sa aktibidad ng AlAT ay maaaring magpahiwatig ng cytolysis sa mga hepatocytes. Kaya, sa talamak na nakakahawang hepatitis sa dugo, ang aktibidad ng АЛАТ\u003e АсАТ; ngunit sa cirrhosis ng atay - АСАТ\u003e АЛАТ. Ang isang bahagyang pagtaas sa aktibidad ng AlAT ay nangyayari rin sa MI. Samakatuwid, ang pagpapasiya ng aktibidad ng dalawang transaminases nang sabay-sabay ay isang mahalagang pagsusuri sa diagnostic. Karaniwan, ang aktibidad na ratio ng AcAT / AlAT (coefficient de de Ritis) ay 1.330.42. Sa MI, ang halaga ng koepisyent na ito ay nagdaragdag nang masakit; sa mga pasyente na may nakakahawang hepatitis, sa kabaligtaran, ang tagapagpahiwatig na ito ay bumababa.

Ang metabolismo bilang ang pag-convert ng enerhiya

Mula sa isang molekular na pananaw, ang buhay ng isang multicellular organism ay isang kumplikadong samahan ng genetic at biochemical reaksyon na dumadaloy nang maayos sa cellular, intercellular, tissue, organ at systemic na antas ng samahan at sumasalamin sa metabolismo o pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molekular at atoms ng iba't ibang mga kemikal na compound (biological material).

Ang mga metabolic reaksyon ay tinatawag metabolismoo metabolic reaksyon. Tulad ng nakasaad sa nakaraang kabanata, ang pangunahing mga kemikal na compound ng cell ay: tubig (70-90% ng lakas ng tunog), na tumutukoy sa mga katangian ng mga biological na materyales; asing-gamot ng Na, Ca, K, Mg, Cl, at iba pang mga elemento ng bakas na natunaw sa tubig; mga organikong compound (10-30% ng dami), na isang mahalagang uri ng biofuel. Ang iba't ibang mga organikong molekula ay nilikha sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga atom ng carbon na may mga atom ng iba pang mga elemento ng kemikal.

Ang bawat elemento ng kemikal ay nailalarawan sa pamamagitan ng lakas o kakayahang makabuo ng isang tiyak na bilang ng mga covalent bond. Ito ay kung paano sila bumubuo simpleng molekula:ang mga alkohol (alkohol), kabilang ang carbon chain at hydroxyl group (HO), amines (amino group - NH 2), acid (carboxyl group - COOH), atbp Mula sa iba't ibang mga kumbinasyon ng mga simpleng molekula ay nabuo kumplikadong mga molekulakabilang ang pinakamahalagang molekula para sa katawan ng mga nucleic acid, protina, taba at karbohidrat. Ang lahat ng mga molekulang ito ay nabuo bilang isang resulta ng metabolic reaksyon. Ang dalawang uri ng metabolic reaksyon ay kilala: anabolico synthesis ng mga molekula na kinakailangan para sa buhay (anabolismo) at catabolico ang pagkasira ng mga molekula (katabolismo). Ang kalahok sa metabolic reaksyon ay metaboliteang resulta ng isang metabolic reaksyon ay produkto.Kung ang produkto ng metabolic reaksyon ay nagsisilbing panimulang materyal para sa susunod na reaksyon, ito substrate.

Ang kadena ng naturang sunud-sunod na reaksyon ay metabolic pathway.Ang mga metabolic pathway ay kumplikado at magkakaugnay. Sa bawat paraan

dapat agad na umangkop sa kasalukuyang sitwasyon sa isang hiwalay na cell at sa buong katawan, batay sa impormasyon na nagmumula sa iba pang mga landas o iba't ibang mga link ng parehong landas. Ang anumang metabolic pathway ay batay sa mga pagbabagong-anyo ng enerhiya na matukoy kung aling landas ang posible at alin ang hindi.

Pagbabago ng enerhiya(ang mga pagbabagong ito) ay sa isang bandapagkakahanay ng produksiyon ng biofuel na may patuloy na pagbabago ng mga pangangailangan para dito; sa kabilang bandaito ay ang subordination ng bilis at direksyon ng conversion ng enerhiya sa mga indibidwal na cells sa mga pangangailangan at mahahalagang ritmo ng buong organismo, na pana-panahong kumakain at nag-aayuno, gumagana at nagpapahinga, nagpapasuso, nagpapakain, nagpapalaki at nagtuturo sa mga anak nito ang karanasan ng pakikipag-ugnay sa kapaligiran. Bilang karagdagan, sa panahon ng pag-andar nito, ang anumang organismo ay maikli o para sa isang mahabang panahon, bihira o madalas na may sakit, ang paggastos sa panahon ng sakit ay may reserbang magagamit na enerhiya.

Sa gayon, ang mga pagbabagong-anyo ng enerhiya sa mga selula, tisyu, mga organo at sistema ng katawan ay patuloy na nangyayari sa buong buhay ng isang indibidwal. Gayunpaman, maaari nating maipalagay na nagsisimula sa paggamit ng pagkain, kapag ang mga molekula ng mga sangkap ng pagkain ay "disassembled" ng mga cell upang makagawa ng enerhiya (biological fuel), na kung saan ay ginamit para sa metabolismo at synthesis ng mga sangkap na kinakailangan para sa katawan.

Ang koordinasyon at pagsasama ng lahat ng mga pagbabagong-anyo ng enerhiya ay sinisiguro ng pangunahing mga sistema ng regulasyon ng katawan: ang nerbiyos at endocrine, pati na rin ang immune system, na nagsasagawa ng regulasyon na epekto alinman sa hindi tuwiran sa pamamagitan ng neuroendocrine regulasyon, o sa pamamagitan ng mga lymphoid na organo na may endocrine function (tingnan ang kabanata 14). Sa pangkalahatan, ang kontrol sa mga pagbabagong enerhiya sa katawan ay sinisiguro ng pinagsama na pagkilos ng mga neurotransmitter, mga hormone, mga kadahilanan ng paglago ng regulasyon, pati na rin ang iba't ibang mga molekula ng pagbibigay ng senyas na nagpapagitna sa metabolismo ng enerhiya (tingnan ang Kabanata 8).

Ang pagsasalita tungkol sa papel ng mga indibidwal na mga selula at tisyu sa pamamahagi at pagkonsumo ng enerhiya na pumapasok sa katawan sa anyo ng pagkain, pati na rin ang papel ng tubig (tingnan ang Kabanata 6), ang pinaka-enerhiya-masidhing enerhiya at masidhing enerhiya na mga cell ng atay, kalamnan, utak, mga cell ng taba at pulang selula ng dugo ay dapat na makilala . Halimbawa, ang mga cell sa atay na may normal na nutrisyon ay nag-iimbak ng glucose sa anyo ng glycogen, at sa panahon ng gutom ay pinakawalan ito hanggang sa maubos ang lahat ng suplay nito. Kung stock

natuyo ang glycogen, ang atay ay lumiliko ang mga amino acid sa glucose (gluconeogenesis), at ang mga taba (mga fatty acid) ay unang na-convert sa mga katawan ng ketone, at pagkatapos (sa pamamagitan ng oksihenasyon) synthesizes triglycerides mula sa kanila, na mga tagadala ng enerhiya. Ang mga triglycerides ay pumapasok sa daloy ng dugo at kumakalat sa lahat ng mga tisyu at organo, kabilang ang utak, na walang sariling mga reserbang enerhiya. Samakatuwid, ang transportasyon ng glucose sa mga neuron ay pasibo sa likas na katangian, na hindi nangangailangan ng panlabas na enerhiya. Ang mga regulasyon na pores, mga channel ng intercellular connection at cell membranes ay kasangkot sa passive transport system (tingnan ang Kabanata 6). Kinokontrol ng mga channel na ito ang pagpasa ng iba't ibang mga molekula at daluyan ng ion, at ang kanilang throughput (halimbawa, para sa Ca 2+, K +, at Na + ion) ay nakasalalay sa mga signal na panlabas sa cell na nakarating sa gate ng mga kanal na kinikilala ng kanilang mga receptor.

Kaugnay nito, ang transportasyon ng glucose sa mga pulang selula ng dugo ay aktibo, dahil nangyayari ito dahil sa gradient ng konsentrasyon o pinadali na pagsasabog dahil sa two-way counter motion ng Cl - at HCO - anion sa pamamagitan ng lamad ng plasma ng pulang selula ng dugo. Sa kasong ito, ang aktibong transportasyon ay isinasagawa dahil sa isang panlabas na mapagkukunan ng enerhiya na pinakawalan sa panahon ng hydrolysis ng ATP, at napunta (dahil sa isang paggalaw) laban sa gradient ng konsentrasyon.

Ang iba't ibang mga mapagkukunan ng enerhiya para sa mga kalamnan ay glucose at glycogen, fatty acid, ketone body at amino acid. Ang isang espesyal na lugar sa metabolismo ng enerhiya ng intracellular ay sinakop ng mitochondria na responsable para sa "respiratory tissue" o metabolismo ng enerhiya dahil sa mga proseso ng oksihenasyon at posporusasyon, pati na rin ang synthesis ng ATP para sa "critically depend" na mga tisyu at organo, ang paggana na kung saan ay nakasalalay ganap sa napapanahong muling pagdadagdag ng mga reserba ng ATP. Kabilang sa mga "critically depend" morphofunctional na istruktura ay mga cell at tisyu ng utak, myocardium, kalamnan ng kalansay, retina, mga islet ng Langerhans sa pancreas, atbp. Ang mga gulo sa metabolismo ng enerhiya na nagaganap sa kanila ay nagbibigay ng isang makabuluhang kontribusyon sa spectrum at dami ng namamana na pathology ng tao.

Bukod dito, ang mitochondria mismo ay madalas na "magdusa". Kaya, hanggang ngayon, isang malaking klase ng mga sakit na mitochondrial (higit sa 200 nosologies) ang nakilala, na nagpakilala mismo bilang isang kapansanan ng mga pasyente dahil sa matinding sintomas ng neurodegenerative laban sa isang background ng isang makabuluhang pagbaba sa mga reserbang enerhiya (tingnan ang kabanata 26).

Sa partikular, ang mga paglabag sa istraktura at pag-andar ng mitochondria ay napansin sa mga sakit ng Alzheimer at Parkinson (tingnan ang kabanata 28), cardiomyopathic syndrome, diabetes mellitus, at iba pang mga pathologies.

Suporta ng trophic

Suporta ng trophico trophic, ay isang hanay ng mga metabolic reaksyon na natutukoy ang pagpapanatili ng istraktura at paggana ng mga selula, tisyu, organo at sistema ng katawan, ang kanilang pagtaas sa proseso ng labis na pag-load ng pagganap (estado ng hypertrophy) o pagbaba sa proseso ng pagganap na hindi aktibo (estado ng hypotrophy). Ang suporta ng trophic ng lahat ng mga istruktura ng katawan ay nangyayari sa tulong ng mga fibre ng nerve at mga molekula ng signal na pumapasok sa mga receptor ng mga lamad ng cell sa mga target na cell. Ang huli ay hindi lamang ipagbigay-alam sa mga neuron ang tungkol sa kanilang kondisyon, ngunit mayroon ding isang nakapupukaw na epekto sa kanila, na nagsisimula ng sapat na mga pagbabago sa pag-andar sa mga neuron at, samakatuwid, sa pamamagitan ng pag-mediate ng reverse effects sa mga target na cell. Kasabay nito, ang sistema ng nerbiyos mismo ay nagbibigay ng sarili nitong trophic dahil lamang sa mga molekula ng signal na pumapasok sa mga neuron mula sa mga target na cell na kanilang pinapasuko. Ang lahat ng mga metabolic reaksyon na nagaganap sa isang multicellular organism ay napalaki ng mga regulasyon ng mga protina ng enzyme at nagaganap dahil sa pagbubuklod ng mga enzyme sa mga substrate. Ang mga reaksyon ng ganitong uri ay tinatawag enzymatic.

Mga reaksyon ng enzyme at enzymatic

Ang isang molekula ng enzyme (enzyme) ay may kakayahang bumubuo ng isang aktibong sentro o "bulsa" kung saan pumapasok ang isang molekula ng substrate at kung saan ito ay "inaatake" ng iba't ibang mga aktibong grupo.

Ayon sa mga batas ng klasikal na genetika, isang reaksyon ng biochemical ay napalaki ng isang enzyme. Ito ay batay sa pormula na iminungkahi noong 1941 nina J. Beadle at E. Tatem: "Isang gene - isang enzyme", na pagkatapos ay binago sa pormula: "Isang gene - isang polypeptide chain", na matagal nang itinuturing na sentral na dogma ng molekular na biyolohiya (tingnan ang kabanata 1).

Dapat pansinin na ang prinsipyong ito, na karaniwang para sa enzymology, ay madalas na sinusunod para sa mga multifunctional enzymes at multienzyme system (complexes).

Ang mga reaksyon ng enzymatic na nagaganap sa katawan ay batay sa michaelis-Menten mga modelo,na isinasaalang-alang ang lahat ng mga kilalang formula para sa expression ng gene:

kung saan ang E ay isang enzyme; S ay ang substrate; ES iEP - mga komplikadong enzyme na may substrate S at enzyme na may produkto P.

Kaya, para sa isang solong reaksiyon ng enzymatic, hindi bababa sa isang substrate at isang enzyme ay kinakailangan. Sa kasong ito, ang substrate ay maaaring DNA, RNA, protina o iba pang mga molekula, at ang enzyme - mga molekula na protina ng regulasyon. Ang mga reaksyon ng Enzymatic ay kasama ang lahat ng mga alternatibong proseso sa cell at katawan: pag-unlad at regression, synthesis at pagkabulok, pag-unlad at pagkilos (pag-iipon), paggulo at pagbabawal, pagtulog at pagkagising, at sa pangkalahatan anumang iba pang mga proseso ng molekular (physicochemical, genetic at biochemical, morphological, physiological at pathophysiological) na nauugnay sa ontogenesis (tingnan ang kabanata 12).

Ang Enzyme na tinulungan ng cell at body function

Tulad ng alam mo, ang mga enzyme ay nagbibigay ng maraming mga pag-andar ng cell at katawan. Inililista namin ang pinakamahalaga sa mga reaksyon ng enzymatic. Ito ay:

Ang pagpapahayag ng mga gene na gumagawa ng mga istruktura at functional na mga protina para sa mga cell, tisyu, organo at sistema ng katawan (mga reaksyon ng DNA-mRNA-protein);

Proteksyon reaksyon ng katawan: congenital at nakuha ang kaligtasan sa sakit, koagasyon ng dugo, pagkilos ng cytochrome P 450 at iba pa (reaksyon ng enzyme-protein, enzyme-substrate);

Pagkilala ng mga molekula sa panahon ng kanilang paglilipat ng transmembrane (kabilang ang kontrol ng mga flu fluion), ang pakikipag-ugnayan ng mga hormone at iba pang mga molekula ng pagbibigay senyas na may mga receptor, ang henerasyon at pagpapadaloy ng mga impulses ng nerbiyos, atbp (ang parehong reaksyon);

Aktibidad ng kaisipan, ang gawain ng mga cell ng kalamnan, atbp (ang parehong reaksyon). Bilang karagdagan, ito rin ay mga reaksiyong enzymatic na nangyayari sa pagitan ng mga nucleic acid, na nagsisimula mula sa yugto ng pagpapabunga ng mga gamet. Halimbawa, sa reaksyon ng DNA-DNA, ang mga egg cell cytoplasm enzymes at nuclear transcription factor na nakapaloob sa itlog at tamud ay kasangkot. Ang iba pang mga halimbawa ay mga reaksyon ng DNA-mRNA sa panahon ng transkripsyon, reaksyon ng mRNA-rRNA, mRNA-tRNA sa panahon ng pagsasalin, at reaksyon

tiyak na site na nagbubuklod sa pagitan ng mga residue ng amino acid ng mga enzim at mga pagkakasunud-sunod ng nucleotide ng DNA.

KEY EVENTS NG EXTRACELLULAR

METABOLISM

Kabilang sa maraming mga kaganapan ng intracellular metabolism na naiiba sa biological na kahulugan, una sa lahat, ang pangunahing proseso ng "teknolohikal" na nagaganap sa antas ng molekular ay dapat isaalang-alang - ito ang metabolismo ng purine at pyrimidine nucleotides, nababago at hindi mababago na mga amino acid, at ang pagkasira ng DNA at protina.

Ang metabolismo ng Nukleotide

Ang isang nucleotide ay isang tambalan ng tatlong elemento: pospeyt-asukal-base. Sa tambalang ito, ang pospeyt ay nakatali upang mabuo ang enerhiya. Kasabay nito, ang pangunahing substrate ng enerhiya, ATP, ay gumaganap ng isang pangunahing papel, bagaman ang iba pang mga compound ng enerhiya (GTP, CTP, UTP) ay nakikilahok din. Ang mga sangkap na karbohidrat sa nucleotide ay kinakatawan ng deoxyribose o ribose. Ang mga base ng Nitrogen ay konektado sa kanila sa pamamagitan ng nitrogen (N) atom sa ika-siyam na posisyon ng purine at ang unang posisyon ng pyrimidine, na matiyak ang paghahatid ng impormasyon ng namamana.

Ang mga nitrogenous na batayan ng nucleotide ay purines A at G at pyrimidines C, T at U.

Ang mga nucleotides ng DNA (deoxyribonucleotides) ay kinabibilangan ng: adenine (dAMP), guanine (dGMP), cytosine (dCMP) at thymine (dTMP).

Ang RNA nucleotides (ribonucleotides) ay kinabibilangan ng: adenylic (AMP), guanyl (GMP), cidyl (CMP) at uridyl (UMP) acid.

Sintesis ng Purine Nucleotides

Karamihan sa mga cell synthesize de novo purines mula sa mababang mga molekulang timbang precursors. Ang mga mapagkukunan ng mga libreng purine ay mga nucleic acid, na nabulok sa mga lysosome ng isang selula sa panahon ng pagkasira ng isang molekula ng DNA, at ang lugar ng kanilang synthesis ay ang atay.

Purine cycleay isang reaksyon ng ribotylation o pagdaragdag ng mga fragment ng sangkap sa ribose-5-phosphate. Ang isang ito

ang mekanismo ay tipikal para sa synthesis ng de novo purines, libreng purines at pyrimidine nucleotides na may pakikilahok ng 5-phosphoribosyl-1-pyruvate (ang aktibong porma ng ribose-5-phosphate) o phosphoribosyl-1-pyrophosphate (FRPF). Ang pagbuo ng FRPF ay nangyayari sa kahabaan ng landas ng pentose phosphate sa panahon ng paglilipat ng pangkat na pyrophosphate (PP) mula sa ATP ng glutamine, na naparalisa ng FRPP synthetase. Ang produkto ng reaksyon na ito ay 5-phosphoribosylamine. Matapos ang pagbuo nito, ang isang serye ng mga sunud-sunod na reaksyon ay naganap (mayroong 9 sa kabuuan), na nagtatapos sa pagpupulong ng unang purine nucleotide, kabilang ang hypoxanthine, na kung saan ay inosinic acid(IMP).

Ang pagbuo ng IMP ay nagsisilbing isang uri ng metabolic crossroads: ang adenine o guanine ay nabuo mula sa acid na ito.

Sa kurso ng mga pagbabagong ito, ang isang formyl group (FH) ay nabuo din mula sa NH 10 formyl tetrahydrofolate o tetrahydrofolate (FH 4) - ito ay isang formylation reaksyon. Ang kalahok sa reaksyon ng formylation - tetrahydrofolate (FH 4) ay isang coenzyme ng bitamina F o folic (pteroylglutamic) acid. Ang FH 4 ay nabawasan mula sa hydrophosphate reductase (FH 2) sa pakikilahok ng NADPH at formyl transferase.

Ang pangkat ng formyl ay nagmula din sa serine, na sa pagkakaroon ng serine hydroxymethylase ay inilipat ang pangkat na hydroxymethyl (CH 2 OH) sa FH 4, na nagreresulta sa glycine, tubig at N 5 N 10 -methylene-FH 4. Gayunpaman, ang huli na compound ay hindi pa handa na lumahok sa pormulasyon, dahil ang grupo ng methylene (CH 2) ay mas nabawasan kaysa sa formyl group (FH). Samakatuwid, ang CH 2 ay na-oxidized ng NADP + enzyme sa isang methyl derivative, na, pagkatapos ng hydrolysis, ay lumiliko sa N 10 -formyl-FH 4, o isang donor na grupo ng formyl, na kinakailangan para sa synthesis ng purine nucleotides. Nararapat na tandaan dito na ang de novo purine synthesis ay hindi gumagawa ng mga libreng purine, dahil ang mga bagong purine ay agad na bumaling sa mga purine nucleotides. Mayroon ding isang kilalang pamamaraan para sa synthesis ng purine nucleotides, kung saan ang mga libreng purine ay na-convert sa kanila, na nakuha sa pagkabulok ng nucleotide at napanatili pagkatapos ng pakikipag-ugnay sa PFRP. Dalawang phosphoribosyltransferases ang kasangkot sa daang ito: ang isang catalyzes ang pagbuo ng purine nucleotides mula sa adenine, ang iba pang mula sa hypoxanthine at guanine. Bukod dito, sa pangalawang kaso (synthesis ng purine nucleotides mula sa hypoxanthine o AMP ribonucleotide, at synthesis ng guanine mula sa GMP ribonucleotide) hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase ay tumatagal ng bahagi

(GGFRT), na, nakikipag-ugnay sa FGFR, ay bumubuo ng IMP at hindi organikong posporus (P). Para sa mga cell ng tao, ang pag-iingat ng adenine ay tila hindi gaanong mahalaga kaysa sa pag-iingat ng hypoxanthine at guanine. Ang libreng hypoxanthine ay nabuo mula sa AMP kapag ang grupong pospeyt (PH) ay tinanggal gamit ang 5-nucleotidase at napapalitan sa adenosine, mula sa kung saan ang pangkat ng NH 2 ay tinanggal ng enzyme adenosine deaminase (ADA). Bilang isang resulta, ang adenosine ay na-convert sa inosine, mula kung saan ang hypoxanthine at ribose-1-phosphate ay nabuo gamit ang isa pang enzyme - nucleoside phosphorylase.

Dapat ding tandaan na sa kawalan ng ADA sa metabolic pathway na ito, isang autosomal recessive lymphocyte disease (20q13.11) ang bumubuo, na nagpapakita ng sarili sa malubhang pinagsamang immunodeficiency (TKID). Ang pamamaraan ng paggamot ng iminungkahing TCID sa USA noong 1990 ay ang unang kaso ng paggamit ng pamamaraan ng gene therapy sa gamot, ang kakanyahan ng kung saan ay ang pagpapakilala ng buto ng utak sa mga cell ng stem sa vitronormal na ADA gene at kasunod na autotransplantation ng mga cell na ito sa vivo(tingnan ang kabanata 20).

Sa konklusyon, dapat itong bigyang-diin na ang synthesis ng purine nucleotides ay nangangailangan ng isang malaking paggasta ng enerhiya mula sa cell, at samakatuwid, ang mekanismo ng reutilization ng mga libreng purine ay mas kapaki-pakinabang para dito, sapagkat pinapayagan nito na limitahan ng cell ang de novo synthesis.

Bilang karagdagan, ang katawan ay may natatanging mga cell (pulang mga selula ng dugo) na hindi magagawang synthesize de novo purines, at samakatuwid ay gumamit lamang ng mga yari na base na purine. Ang kahalagahan ng mekanismo ng libreng purine reutilization ay maaaring maipakita sa pamamagitan ng halimbawa ng X-linked recessive Lesch-Nyan syndrome (Xq26-27) na nauugnay sa mental retardation, impaired coordination at autoaggression (dahil sa kakulangan ng GGFRT). Sa mga nasabing pasyente, ang synthesis ng purine de novo purine nucleosides sa mga selula ng atay ay malubhang nadagdagan (mayroong asukal at base, ngunit walang pospeyt), na humantong sa isang pagtaas sa antas ng PFRF, ang pagbuo ng isang malaking halaga ng uric acid (sa atay) at ang pagpapalabas ng mga crystals ng urate (sa mga bato).

Ang isang katulad na symptomatology ay sinusunod na may gout, gayunpaman, sa kasong ito, ang mga pasyente ay walang mga sakit sa neurological (para sa mga kadahilanan na hindi alam hanggang ngayon). Ang gout ay lilitaw na isang phenocopy ng Lesch-Nyan syndrome. Mahalagang tandaan na ang uric acid, na nabuo sa atay mula sa hypoxanthine at guanine, ay hinarang ng allopurin. Ang gamot na ito ay ginagamit upang gamutin ang gout, nagiging sanhi ito ng nakararami na akumulasyon ng hindi ihi, ngunit ang guanine

at hypoxanthine, na natutunaw sa tubig at sa gayon ay madaling maalis sa katawan.

Ang landas ng de novo purine nucleotide synthesis ay isang halimbawa ng feedback feedback allosteric inhibition. Sa kasong ito, ang una (nababaligtad) reaksyon ng purine synthesis ay nagsisilbing isang lugar para sa pagkontrol sa pagsugpo. Ito ay catalyzed sa pamamagitan ng FRPF synthetase, na kung saan ay hinarang ng ribonucleotides AMP, ADP, GMP at GDP.

Sintesis ng Pyrimidine Nucleotides

Karamihan sa mga cell synthesize de novo pyrimidine nucleotides. Kasabay nito, mayroong isang kilalang paraan para sa pag-recycle ng mga libreng pyrimidines, na hindi gaanong maliwanag kaysa sa mga purine.

Ang synthesis ng mga libreng pyrimidines ay nagsisimula sa aspartic acid at humahantong sa pagbuo ng orotic acid (isang tambalan na may istraktura ng cyclic), na kung saan ay na-convert sa uracil (UMP) sa pagkakaroon ng PFRP at sa ilalim ng pagkilos ng mga kinases.

Sa panahon ng balanseng produksiyon ng deoxynucleotide triphosphates (pati na rin ang purines), ang regulasyon ng allosteric ay isinasagawa ayon sa prinsipyo ng puna (tingnan ang kabanata 8). Ang kanilang paggaling ay nasa antas ng diphosphates gamit ang NADPH (naglilipat ng mga electron sa reductase). Pagkatapos lamang nito ay na-convert sa mga triphosphates sa maraming yugto (bilang isang resulta ng posporusasyon ng mga kinases na may pakikilahok ng ATP). Sa una, ang DUTP na hindi nakikilahok sa synthesis (naglalaman ito ng thymine) ay hydrolyzed sa dUMP upang mabuo ang PP. Pagkatapos ang dUMP ay methylated sa dTMP.

Methylationay isang paglipat ng isang pangkat na methyl (CH 3) pagkakaroon ng isang mataas na aktibidad mula sa isang methionine donor sa mga molekula ng iba pang mga compound, kabilang ang DNA (tingnan sa ibaba). Sa kasong ito, ang nucleoside-thymidine ay synthesized sa TMP sa ilalim ng pagkilos ng thymidine kinase.

Ang Methylation ng dUMP ay nangyayari rin sa ilalim ng impluwensya ng enzyme thymidylate synthetase, ang coenzyme na kung saan ay N 5 N 10 methylene FH 4 o methylenetetrahydrofolate (FH 4). Susunod, ang dTMP ay phosphorylated sa dTTP (methylated uracil), na na-convert sa dTTP.

Sa kaso ng purine synthesis, ang pangkat na methylene (CH 2) ay na-oxidized upang makabuo ng isang formyl group (tingnan sa itaas), at sa kaso ng thymidylate synthesis, ito ay nabawasan at inilipat sa grupong thymine methyl (CH 3) sa pagkakaroon ng thymidylate synthetase. Sa kasong ito, ang FH 4 ay nagiging FH 2. Para sa reverse recovery reaksyon, ang enzyme dehydrofolate reductase ay kinakailangan, ang kakulangan kung saan ay nauugnay sa hitsura ng isa sa mga genocopies ng phenocetonuria (tingnan sa ibaba).

Ang isa pang metabolic pathway ay ang pag-convert ng FH 4 sa methylene-FH 4 bilang reaksyon na may serine, ngunit para sa FH 2 na ito ay nabawasan sa FH 4 sa pamamagitan ng dehydrofolate reductase.

Ipinakita na ang mga gamot na antileukemic, tulad ng ametopterin at aminopterin, na pumipigil sa pagbuo ng dTMP, na napakahalaga para sa mga selulang leukemia, ay nagsisilbing antifolates o istrukturang analogues ng folate na pumipigil sa FH 2 reductase. Bukod dito, ang pagbuo ng dTMP ay sumusunod sa landas ng pagsugpo ng FH 2 reductase at pagsugpo sa pag-convert ng FH 2 hanggang FH 4. Susunod, ang serine hydroxymethylase enzyme ay nagtataguyod ng pagbuo ng methylene FH (mula sa folic acid), at pagkatapos ay nabuo ang dTMP sa pagkakaroon ng dUMP.

Bilang karagdagan sa mga reaksyon na ito, ang isang reaksyon ay kilala kung saan ang N 5 N 10 - methylene-FH 4 ay nabawasan sa N 5-methylene-FH 4, na nagbibigay ng mga grupo ng methyl para sa pag-convert ng homocysteine \u200b\u200bsa methionine sa pagkakaroon ng methionine synthetase.

Ang Methionine synthetase ay nangangailangan ng isang cofactor - bitamina B 12, sa kumpletong kawalan kung saan nabuo ang autosomal recessive pernicious anemia (6p12-p21.2). Sa sakit na ito, ang tiyan ay hindi bumubuo ng isang gastric glycoprotein, na kinakailangan para sa pagpapanumbalik ng bitamina B 12 sa bituka, bagaman ang karamihan sa mga ito ay nagmula sa pagkain. Kaugnay nito, ang mga tindahan ng FH 4 ay hindi naa-access para sa purine synthesis, at ang tetrahydrofolate ay na-convert sa methyl FH 4, na nagiging sanhi ng mga pasyente na may sakit sa neurological na nauugnay sa methyl malonic acidosis. Sa kakulangan ng bitamina B 12, ang autosomal recessive congenital folate malabsorption (megaloblastic anemia) ay bubuo. Ang isa sa kanyang mga kandidato ng gen ay naka-mapa sa 11q13.3-q14.1.

Dalawang reaksyon ang kilala na nakasalalay sa bitamina B 12. Ang mga ito ay na-catalyzed ng iba't ibang mga enzyme: methylmalonyl-CoA-mutase (6p12-p21.2) at methionine synthase (gene na hindi naka-mapa). Sa isang kakulangan ng unang enzyme, ang fatal acidosis ay bubuo, habang ang isang kakulangan ng pangalawang enzyme ay nagdudulot lamang ng isang maagang pagkaantala sa pag-unlad ng psychomotor, na sinamahan ng mga sintomas ng neurological dahil sa nakakalason na epekto ng homocysteine.

Pagkasunod-sunod ng DNA pagkakasunud-sunod

Ang pagsukat ng mga pagkakasunud-sunod ng DNA (halimbawa, ang mga residue ng cytosine sa posisyon 5) ay nangyayari sa pagbuo ng 5-methylcytosine (5-mC) sa ilalim ng pagkilos ng isang bilang ng mga enzymes na kolektibong tinatawag na cytosine-DNA methyltransferases o M-pelvis.

M-pelvis- ito ay isang "pagsuporta" na enzyme na kinikilala at methylates lamang ang kalahating methylated na pagkakasunud-sunod ng DNA na nabuo sa panahon ng pagtitiklop kapag ang bagong synthesized chain chain ay hindi pa nasasalamin. Apat ang mga naturang enzyme ay kilala (Dnmt 1, Dnmt 2, Dnmt 3a at Dnmt 3b). Ang pinaka-pinag-aralan Dnmt 1 o isang protina na may isang molekular na bigat na halos 190 kDa, pagkakaroon ng 2 mga domain: catalytic(matatagpuan sa C-terminal na bahagi ng enzyme) na istruktura na katulad ng bacterial cytosine M-basins, at regulasyon(matatagpuan sa bahagi ng N-terminal) na naglalaman ng isang sunud-sunod na senyas na nagdidirekta ng enzyme sa mga aktibong replicative complex sa paghahati ng mga cell.

Ang aktibidad ng enzymatic ng Dnmt 1 ay tumataas nang malaki sa simula ng synthesis ng DNA. Posible na ang tagataguyod ng gene ng enzim na ito ay isinaaktibo ng produkto ng H-ras gene, na kasangkot sa paglipat ng mitogenic signal.

Ipinakita na ang mga residue ng cytosine ay pangunahing isinalin bilang bahagi ng CpG dinucleotides, o mga isla ng CpG (tingnan ang mga kabanata 1 at 25). Sa kabuuan, halos 70% ng mga isla ng CpG at 6-7% ng mga residue ng cytosine ay methylated sa eukaryotic genome. Ang nasabing suporta methylation ay ipinapakita sa Fig. 32: bilang isang resulta ng pagtitiklop, ang methylated CpG dinucleotides ay naroroon sa strand ng DNA ng ina. Kinikilala ng DNA methyltransferase ang methylated CpG sa loob nito at muling binubuo ang parehong pattern ng methylation sa strand ng anak na babae. Dapat pansinin na ang mga M-potase ay may limitadong kakayahang mag-methylate de novo na mga pagkakasunud-sunod ng DNA sa ganap na hindi nabuong mga rehiyon at upang mag-methylate oligonucleotides na naglalaman ng mga pagkakamali na ipinares na mga base (tingnan ang Kabanata 10).

Sa kasalukuyan, ang mga gene ay na-clone na ang mga produkto ay nagpapakita ng isang mataas na kakayahan ng DNA na methylation na de de novo at posibleng may pananagutan sa prosesong ito.

Ang Methylation ng mga residue ng cytosine ay nakakaapekto sa mga istruktura na katangian ng DNA, na ipinakita sa pagpapadali ng paglipat ng mga methylated na rehiyon mula sa B-form hanggang sa Z-form, pagtaas ng hakbang ng DNA helix at pagbabago ng kinetics ng pagbuo ng mga istruktura ng cruciform. Sa kasong ito, ang pangkat na 5-mC methyl ay lilitaw sa ibabaw ng malaking uka ng DNA sa B-form, na pinatataas ang hydrophobicity nito at, sa ilang mga kaso, ay nagiging isang tiyak na kadahilanan sa pakikipag-ugnay ng mga enzymes na may kaukulang mga seksyon ng molekula ng DNA. Bilang karagdagan, ang methylation ng iba pang mga pagkakasunud-sunod ng DNA, halimbawa CpNpG, pati na rin

Fig. 32.Pagsuporta sa methylation sa genome (ayon sa: Herman et al., 1999; http // www.kletca.ru / stem-cells / glossary /)

ang mekanismo ng methylation ng adenine at guanine ay methylation gamit ang sulfonium cation S-adenisylmethionine o SAM. Sa partikular, ang mekanismo ng guanine methylation sa posisyon na 7 (N7-methylguanine group), pati na rin sa posisyon 2 (OH pangkat ng pangalawa at kung minsan pangatlong nucleotide) ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pag-capping mRNA gamit ang RNA polymerase II o pagbabago ng mRNA na may 5 "- Sa puntong ito, ang unang nucleotide ay naglalaman ng isang pangkat na triphosphate, at ang terminal na pospeyt ay tinanggal, pinalitan ng nalalabi na GMP Dahil dito, ang capped mRNA ay pinahaba sa functionally mRNA. Bilang karagdagan sa methylation ng adenine at guanine, amino acid methylation at iba pang mga sangkap: creatine, PF at adrenaline (tumutukoy sa catecholamines).

Ang pagkasira ng DNA

Ang pagkasira ng DNA ay isang unibersal na kapalit para sa karamihan ng mga selula sa panahon ng pagtitiklop ng mga dating molekula sa bago. Ang pagkasira ng DNA ay itinuturing na hindi maibabalik na yugto ng terminal ng apoptosis, na kinokontrol ng mga protina ng pamilya B. kasama1-2 (tingnan ang kabanata 11).

Ang pagkawasak ng MRNA

2 mekanismo ng marawal na kalagayan ng mRNA (mga proseso ng NMD at SMD) na nauugnay sa mga mekanismo ng pagkumpuni ng cell ay nakilala (tingnan ang Kabanata 10).

Sa fig. Ang 33 ay isang diagram ng mekanismo ng NMD sa mga mamalya: ang proseso ng NMD ay nangyayari sa panahon ng pagsasalin, at naglalaman ng mRNA napaaga itigil ang mga code(UCS), na nakakagambala sa pagsasalin sa layo na 50-55 na mga nucleotide sa pasulong na pagbabasa ng pagkakasunud-sunod ng exon-exon na nagreresulta mula sa paghahati.

Ang mRNA precursor (pre-mRNA) sa nucleus ay nakasalalay sa CBP80 heterodimer - CBP20 ng pangunahing nuclear cap-binding protein (CBP).

Matapos mabuo ang wakas ng 3 ", ang pre-mRNA ay nagbubuklod sa nuclear poly (A) -binding Upf3a protein o PABP? Protein (PABP). Kung gayon ang pre-mRNA ay nahukay at na-convert sa mRNA.

Fig. 33.Ang pattern ng NMD sa mga mammal (ayon kay Maquat L., 2005)

na nagbubuklod sa isang kumplikadong kasama ang CBP80-CBP20, PABPN1 at ang cytoplasmic protein PABPC, at pagkatapos ay nagbubuklod sa mga protina ng exon-exon complex o EJC, na matatagpuan sa layo na 20-24 nucleotides sa harap. Ang isang bilang ng mga protina ay mga sangkap ng EJC, kabilang ang:

Pre-mRNA splicing protein (Pnn / DRS, RNPS1, SRm160, UAP56);

Ang mga protina na kasangkot sa pag-export ng mRNA (REF / Aly, Y14, Magoh);

Ang mga protina na ang mga pag-andar ay hindi ganap na nauunawaan (PYM, eIF4AIII at Barentsz / MLN512).

Ang mga karagdagang protina ay maaari ring naka-attach sa EJC complex:

Mga kadahilanan ng NMD (Upf3 o Upf3a, Upf3X o Upf3b, Upf2);

Protein Upf1 (naka-attach, tila, palilipas).

Ito ay pinaniniwalaan na ang mga protina ng Upf3 / Upf3X, na pangunahing nukleyar na naisalokal, ay maaaring lumipat sa cytoplasm at makipag-ugnay sa protina ng Upf2, na kung saan ay puro sa cytoplasmic na gilid ng nuclear lamad. Kapag gumagalaw, bumubuo ito pangunahing komplikasyon sa pagsisimula ng pagsasalino mRNP. Ang kumplikadong ito ay sumasailalim sa pangunahing ikot ng pagsasalin sa pakikipag-ugnay sa nucleus o sa cytoplasm, dahil ang mRNA ay nagsisilbing substrate na nauugnay sa kanila para sa NMD.

Ang proseso ng NMD ay nangyayari pagkatapos ng pagkilala sa UCS sa unang siklo ng pagsasalin. Kung ang pagsasalin ay nagambala sa UCS, na matatagpuan higit sa 50-55 nucleotides na mas mataas mula sa tambalang exon-exon, sinimulan ng Upf1 ang proseso ng NMD sa pamamagitan ng pakikipag-ugnay sa protina ng Upf2 na nauugnay sa EJC.

Ang agarang pagwawasak ng mga walang katuturang transcript sa mga cell ng mammal ay nangyayari kapwa sa mga direksyon na 5 "- 3" at 3 "- 5", kasama ang decapitation at pagkilos ng 5 "- 3" exonucleotics factor, o deadenylation at pagkilos ng 3 "- 5" exosomal factor, ayon sa pagkakabanggit. .

Ang pakikilahok ng mga EJC complexes sa proseso ng NMD ay napatunayan ng data na ang mga mRNA na naglalaman ng mga PSC at mRNA ay nagmula sa mga gene na hindi naglalaman ng mga introns ay hindi sumasailalim sa NMD. Tanging ang mga bagong synthesized mRNA ay nagsisilbing target para sa NMD, habang ang mga matatag na mRNA ay hindi sumasailalim sa pagkasira.

Para sa NMD, ang pagkawasak ng isang maraming mga transcript na walang kapararakan ay ipinapakita, kabilang ang:

Ang MRNA na may kaugnayan sa mga alternatibong produkto ng paghahati;

Kinakailangan ang MRNA para sa selenoproteins;

Buksan ang frame ng pagbabasa mRNA;

kung kumplikado man ang NMD na may protina na nagsasalin ng mga ribosom o mga cytoplasmic extraribosomal na mga site ng pagkawasak ng mRNA.

Ang pagiging epektibo ng NMD, bilang isang patakaran, ay hindi nakasalalay sa lokalisasyon ng UCS at pagtaas ng bilang ng mga kumplikadong EJC. Gayunpaman, ang pagiging epektibo ng NMD ay maaaring mapahusay ng iba pang mga mekanismo, halimbawa, sa pamamagitan ng pagmomolde (pagpapalit) ng iba't ibang mga pagkakasunud-sunod ng gene.

Ang papel ng NMD sa iba pang mga proseso ng cellular ay patuloy na pinag-aralan. Halimbawa, ang isa sa mga kadahilanan nito, ang SMG1, ay kasangkot sa pagkilala at / o pag-aayos ng pinsala sa DNA, isa pang kadahilanan, ang Upfl, ay kasangkot sa kahanga-hangang alternatibong paghuhusay na nonsense-mediated, pati na rin sa kamakailang natuklasan na bagong landas para sa pagkabulok ng mRNA - ang tinaguriang mediated mRNA o SMD degradation . Sa kaso ng mekanismo ng marawal na kalagayan ng SMD, ang protina na nagbubuklod ng RNA ay direktang nakikipag-ugnay nang direkta sa protina ng Upfl, na nagdudulot ng pagkasira ng mRNA sa isang sapat na malayong distansya mula sa UCS, kabilang ang normal na paghinto ng codon.

Gayunpaman, para sa mekanismo ng SMD, ang functional na layunin ng mga salik na ito ay hindi pa natukoy sa wakas.

Ang metabolismo ng amino acid at ang mga karamdaman nito

Ang mga amino acid ay nabuo mula sa mga keto acid at ammonia (amino group). Ginagamit ang mga ito upang synthesize ang iba't ibang mga protina, kabilang ang mga sangkap ng mga lamad ng cell, neurotransmitters (hal. 5-hydroxytryptamine at gamma-aminobutyrate o GABA), mga hormone (e.g. thyroxine), heme at iba pang mga sangkap. Ang mga mapagkukunan ng mga amino acid ay mga pagkain at produkto ng cellular metabolism.

Ang pangunahing amino acid ay nahahati sa:

Hindi mapapalit (dumating nang eksklusibo mula sa labas), mayroong 10 sa kanila;

Napalitan (natanggap mula sa labas at synthesized sa katawan), mayroon ding 10 sa kanila.

Tanging isang amino acid - arginine - ay kinakailangan para sa katawan para sa isang limitadong panahon ng pag-unlad (eksklusibo sa panahon ng paglaki nito), habang ang natitirang 19 na amino acid ay palaging kinakailangan.

Ganap na mahalaga ay lysine, phenylalanine at tryptophan. Ang Cysteine \u200b\u200bay maaaring makuha mula sa phenylalanine, at tyrosine mula sa methionine. Ang pangunahing amino acid ay alinman sa ketogenic (form acetyl-CoA, na nagiging mga katawan ng ketone) o glycogen (dagdagan ang antas ng glucose sa dugo, at sa mga diabetes sa ihi). Kasabay nito, ang leucine at lysine ay may kaugnayan sa kapwa (ketogenic at glycogenic).

Sa fig. 34 ay nagpapakita ng pangkalahatang pamamaraan ng metabolismo ng amino acid. Tulad ng ipinapakita sa diagram, ang isang labis na amino acid ay nabuo dahil sa mga residue ng amino acid na hindi ginagamit sa protina biosynthesis o para sa iba pang mga pangangailangan sa cell.

Ang nabuo na labis ng mga amino acid sa anyo ng isang metabolic fund ay ginagamit (kapag sila ay nasira) upang makagawa ng enerhiya at lumikha ng mga reserbang pang-enerhiya (taba at glycogen), at amine nitrogen ay excreted sa ihi sa anyo ng urea.

Kung kinakailangan, ang mga functional na protina ng kalamnan (karamihan sa mga ito sa katawan) ay maaaring maging reserba para sa paggawa ng mga amino acid. Sa mga tao, ang isang bilang ng mga namamana na sakit na nauugnay sa may kapansanan na amino acid metabolismo ay nakilala (tingnan ang kabanata 21). Para sa mga pasyente na may ganitong karamdaman, alinman sa isang kakulangan o isang labis sa anumang partikular na amino acid ay katangian, na hahantong sa

Fig. 34.Ang pangkalahatang pamamaraan ng metabolismo ng amino acid (ayon kay Elliot V., Elliot D., 2002)

pantunaw at pagsipsip ng pagkain, pagkapagod ng katawan, naantala ang psychomotor at pisikal na pag-unlad, edema ng tisyu, neurological at iba pang mga sintomas batay sa synthesis ng mga may sira na protina.

Ang pinaka-karaniwang halimbawa ng mga sakit na ito ay ang autosomal recessive phenylketonuria (PKU), na bubuo bilang isang resulta ng isang kakulangan ng phenylalanine-4-hydroxylase enzyme.

Ang PKU ay may isang bilang ng mga genocopies (madalas na nakamamatay) na nabuo bilang isang resulta ng kakulangan ng 6-pyruvoyl tetrahydropertin synthase (11q22.3-q23.3), ang cytosolic dihydropteridine reductase (4p15.31), ang cytosolic guanosine cyclohydrolase (11x22.3-q23.3), ang cytosolic dihydropteridine reductase (4p15.31), ang cytosolic guanosine cyclohydrolase (11x22.3-q23. Ang BH 4 hydrolase ng aromatic amino acid: phenylalanine, tyrosine at tryptophan (hindi din napapako ang gene).

Kasama rin dito ang isang genocopy ng PKU dahil sa isang kakulangan sa dehydrofolate reductase.

Bago isinasaalang-alang ang mga mekanismo ng pathogenesis ng genocopy ng phenocetonuria, tandaan namin na sa isang normal na gumaganang phenylalanine ng katawan ay hindi napapailalim sa deamination, ngunit pinalitan sa tyrosine (sa ilalim ng pagkilos ng phenylalanine-4-hydroxylase).

Sa PKU, ang synthesis ng tyrosine ay mahirap o ganap na naharang, at ang phenylalanine ay "pinipilit" na napapailalim sa deamination sa phenylpyruvate (keto acid), na pinalabas sa ihi.

Kaugnay ng mga tampok na ito ng metabolismo ng phenylalanine sa katawan at ang pagkakaroon ng mga genocopies ng PKU, ang isang pagsusuri ay ginawa ng komposisyon ng mga libreng amino acid at ang mga resulta ng phenylalanine metabolismo sa plasma ng dugo ng mga hindi buntis at buntis na kababaihan - mga carrier ng genus PKU (Vasilieva O.V., 1999). Komposisyon ng mga libreng amino acid sa suwero sa hindi buntis (unang pangkat)nailalarawan sa pamamagitan ng isang ratio ng mapagpapalit at hindi maaaring palitan ng mga amino acid na 38 at 62%, ayon sa pagkakabanggit, pati na rin ang isang ratio ng hydrophobic at neutral sa iba pang mga amino acid, na binubuo ng 71 hanggang 29%. Ang pinakamataas na konsentrasyon ng alanine, threonine, lysine at arginine ay napansin; ang pinakamaliit - aspartic at glutamic acid.

Kapag pinag-aaralan ang ugnayan sa pagitan ng dami ng mga katangian ng spectrum ng amino acid, tatlong degree ng conjugation ng quantitative tagapagpahiwatig ng magkaparehong ugnayan

mga nakagagalit na sistema: mataas, katamtaman, at mababang antas ng kumbinasyon ng amino acid.

Alinsunod dito, ang mga mataas na antas ay lysine, phenylalanine at tyrosine; average na antas ay ang histidine, cysteine \u200b\u200bat valine; mababang antas ay leucine, isoleucine, methionine, alanine at aspartic acid. Bilang karagdagan sa mga tatlong antas na ito, ang mga antas ng ugnayan ng ugnayan na katangian ng arginine at glutamic acid, pati na rin ang serine at threonine, ay nakahiwalay. Ang nakuha na data ay ipinaliwanag ng may-akda ng mga istruktura at pagganap na mga tampok ng mga amino acid:

Ang Phenylalanine ay isang pangunguna sa tyrosine;

Ang phenylalanine, tyrosine at lysine ay kasangkot sa synthesis ng acetyl-CoA nang walang intermediate form ng pyruvate;

Ang arginine, histidine at valine ay maaaring kasangkot sa synthesis ng glutamic acid;

Ang Leucine, isoleucine at methionine ay hydrophobic amino acid;

Ang Alanine ay nabuo sa pamamagitan ng transamination ng pyruvate, na maaaring maging batayan para sa synthesis ng glycine; ang pangkat ng amino ay naibigay ng aspartate.

Ang pagbubuntis ng physiological ay humantong sa mga pagbabago sa libreng stock ng amino acid dahil sa isang pagbawas sa nilalaman ng glycine, valine, leucine sa unang tatlong buwan; sa pangalawang trimesterregistidine, phenylalanine at cysteine. Kung, ayon sa masa (pilot) screening ng mga buntis na kababaihan, ang antas ng phenylalanine sa plasma ng dugo ay nauukol sa 1.2 mg%, kung gayon ito ay sinuri bilang isang criterion para sa pagpili ng mga kababaihan sa pangkat ng "potensyal na heterozygotes" ayon sa PKU gene.

Kung ang ekspresyon ng gen ng PKU na nakatago sa katawan ng ina ay humantong sa unang tatlong buwan ng pagbubuntis sa isang pagtaas sa antas ng phenylalanine sa plasma ng dugo sa itaas ng 10 mg%, kung gayon ito ay nasuri bilang sanhi ng mga karamdaman sa pagbuo ng pangsanggol.

Obligatory heterozygous na karwahe ng gen ng PKU sa mga ina na nagsilang ng mga batang may PKU (pangalawang pangkat)kumpara sa mga babaeng walang PKU gene (pangatlong pangkat)nahayag sa pamamagitan ng mga paglabag sa metabolic stock ng mga amino acid sa anyo ng isang mataas na konsentrasyon ng glutamic at aspartic acid, threonine at glycine.

Napansin ang mahusay na teoretikal at praktikal na kabuluhan ng akda ng O.V. Vasilyeva, maaari nating tapusin na ang kasalukuyang pag-unawa sa spectrum at mga mekanismo ng pagpapakita ng iba't ibang mga genocopies

Ang PKU (at posibleng genocopy para sa iba pang namamana na sakit na metaboliko - NBO amino acid) ay dapat na mapalawak. Magagawa ito hindi lamang sa pamamagitan ng pagsusuri ng stock ng lahat ng mga amino acid na pinagsama sa magkakahiwalay na mga grupo depende sa antas ng pag-uugali sa kanilang mga istruktura at pagganap na mga katangian, ngunit din sa pamamagitan ng pagsusuri ng papel ng mga protina na mga enzymes na kasangkot sa metabolismo ng mga amino acid. Ang konklusyon na ito ay suportado din ng halimbawa ng autosomal recessive leukinosis o "maple syrup" na sakit sa ihi, kung saan ang tatlong genocopies ay natutukoy dahil sa kakulangan ng enzyme: alpha-keto acid dehydrogenases na may iba't ibang mga kadena sa gilid, uri IA (19q13.1-13.2), uri ng IB (6p21-p22) at i-type ang II (1p31). Ang leucinosis ay bubuo bilang isang resulta ng isang paglabag sa oxidative decarboxylation ng mga alpha-keto acid na nauugnay sa pagbuo ng aliphatic amino acid: leucine, isoleucine at valine.

Sa pagtatapos ng pagsusuri ng data sa halaga ng metabolismo ng mga indibidwal na amino acid, mahalagang tandaan na kasama ng isang kakulangan, ang kanilang labis ay maaaring sundin, at pagkatapos ay masuri ang mga pasyente, halimbawa, sa mga sakit tulad ng

alkaptonuria(3q2) - ang resulta ng pagkabigo sa tyrosine na pag-iwas dahil sa labis na homogentizinic acid, na kung saan ay ang produkto nito, diphenol; sa kasong ito, ang diphenol ay pinagsasama ng oxygen sa hangin at bumubuo ng isang pigment, dahil sa kung saan ang ihi ay nagiging madilim;

cystathionuria(16q) ay ang labis na cystastion (tingnan sa ibaba).

Synthesis ng amino acid

Ang mga hudyat ng pangunahing amino acid ay 5 kemikal na compound: alpha-ketoglutarate, 3-phosphoglycerate, oxaloacetate (R \u003d CH 2 COO), phosphoenol-pyruvate, pyruvate (R \u003d CH 3) at dalawang pentose phosphate monosaccharides. Isaalang-alang ang mga mekanismo ng kanilang pagbabalik sa mga amino acid.

Ang mga amino acid bilang mga produktong methylation

Ang mga amino acid ay maaaring maging produkto ng methylation o paglipat ng pangkat ng methyl mula sa isang methionine donor sa iba't ibang mga compound (tingnan sa itaas). Kapag ang reaksyon ng methionine sa ATP, ang NH 3 + na pangkat na ito ay isinaaktibo upang makabuo ng isang cation ng sulfonium, o S-adenisylmethionine (SAM). Ang paglipat ng Methyl ay na-catalyzed sa pamamagitan ng mga transmethylases.

Sa panahon ng reaksyong ito, ang tatlong pangkat ng pospeyt ng ATP ay na-convert sa pyrophosphate (PP) at hindi organikong posporus (P), pagkatapos ay nahati ang PP sa dalawang P.

Una, ang SAM ay nai-convert sa S-adenosyl homocysteine, na na-convert sa homocysteine-methionine (mayroon itong isang pangkat na SH-group o thiol sa halip na pangkat ng S-CH 3). Susunod, ang pangkat ng thiol mula sa homocysteine \u200b\u200bay inilipat sa serine na may pagbuo ng cysteine. Ang isang intermediate sa reaksyon na ito ay ang pag-cystation, ang labis na kung saan ay pinalabas sa ihi.

Ang mga produktong methylation ng SAM ay din: creatine, phospholipid - PF, at catecholamine - adrenaline.

Ang mga amino acid bilang mga produkto ng transamination

Ang mga amino acid ay maaaring mga produkto ng transamination o deamination. Halimbawa, ang glutamic acid ay synthesized gamit ang glutamate dehydrogenase, ang cofactors na kung saan ay NAD + at NADP +. Ang reaksyon na ito ay maaaring baligtarin.

Ang mga donor ng glutamic acid ay aspartic acid at alanine, na nabuo sa pamamagitan ng transamination ng oxaloacetate at pyruvate. Ang glutamic acid ay deaminated sa pamamagitan ng pag-aalis ng dalawang mga hydrogen atoms sa pagkakaroon ng glutamate dehydrogenase, gamit ang NAD + o NADP + bilang isang ahente ng oxidizing. Ang enzyme na ito ay allosterically inhibited ng ATP at GTP (ipinapahiwatig nila ang mga malalaking tindahan ng enerhiya), ngunit ang ADP at GDP ay naisaaktibo (nagpapahiwatig sila ng isang kakulangan ng enerhiya).

Matapos ang deamination ng glutamic acid, nabuo ang alpha-ketoglutarate, na kung saan ay kasangkot krebs cycle(citric acid cycle), na ginagawang posible ang oksihenasyon ng glutamic acid

sa H 2 O at CO 2.

Dahil ang alpha ketoglutarate ay na-convert sa oxaloacetate, maaari itong lumahok sa synthesis ng glucose, i.e. ang glutamic acid ay isang glycogenic amino acid.

Para sa iba pang mga amino acid (maliban sa glutamic), walang kaukulang mga dehydrogenases. Samakatuwid, ang kanilang deamination ay hindi pumupunta sa isa, ngunit sa dalawang yugto: ang unang yugto - deamination, ang pangalawang yugto - deamination. Sa pangkalahatan, ang metabolic pathway na karaniwan sa lahat ng mga amino acid ay tinatawag transaminasyono deamination.

Ang transamination ay catalyzed ng aminotransferases (transaminases), na kung saan ay tiyak para sa iba't ibang mga amino acid.

Sa mga aktibong sentro ng transaminases mayroong isang coenzyme pyridoxal-5-phosphate (PF), na kumikilos bilang isang interbensyong electrophilic, na unang tumatanggap ng isang amino group

(nagsisilbing tagatanggap nito), at pagkatapos (bilang isang donor) ay inililipat ito sa keto acid.

Ang nagtatrabaho na grupo ng PF ay ang aldehyde group (CHO).

Kasama sa PF ang tatlong derivatives ng bitamina B 6: pyridoxal, pyridoxine at pyridoxamine.

Ang mekanismo ng transaminasyon ay maaaring maipakita ng halimbawa ng alanine, na isang form ng transportasyon ng amine nitrogen sa dugo.

Naglalaman ang Alanine tungkol sa 30% ng amine nitrogen na pumapasok sa atay pagkatapos ng pagkasira ng mga protina ng kalamnan at nabuo mula sa pyruvate sa panahon ng pagsusuri ng iba pang mga amino acid.

Sa pakikipag-ugnay ng alanine at alpha-ketoglutarate, nangyayari ang pyruvate, na tumutugon sa glutamate, na kung saan ay ang unang yugto. Sa pangalawang yugtoang glutamo ay nakakabit ng NAD + at tubig, na bumubuo ng ketoglutarate, na nakikipag-ugnay sa NaPH + at NH 4. Sa atay, ang alanine ay deaminated. Ang ammonia na nabuo sa prosesong ito ay ginagamit para sa synthesis ng urea, at pyruvate ay ginagamit para sa synthesis ng glucose, na nagbabalik ng dugo sa mga kalamnan, pagsara ng glucose-alanine ammonia transfer cycle. Ang siklo na ito ay tumatagal sa espesyal na kabuluhan sa panahon ng pag-aayuno, kapag ang mga amino acid na nabuo sa panahon ng pagkasira ng mga protina ng kalamnan ay ginagamit sa kurso ng gluconeogenesis sa atay.

Sintesis ng Serine at Glycine

Ang Serine ay synthesized sa tatlong yugto mula sa glycosyl-3-phosphate gliserol, na unang na-oxidized sa keto acid (triphosphate hydroxypyruvate); ito ay transaminated na may glutamic acid at na-convert sa 3-phosphate-serine, hydrolyzed sa serine at hindi organikong posporus.

Glycine ay synthesized sa pamamagitan ng pag-alis ng isang pangkat na hydroxymethyl mula sa serine (tingnan sa itaas). Ang reaksyon ay nagpapatuloy sa pakikilahok ng tetrahydrofolate acid, na isang tagadala ng mga grupo ng monocarbon.

Ang ganitong uri ng paglipat ay mahalaga para sa synthesis ng nucleotide.

Sintesis ng iba pang mga amino acid

Ang Glutamine (tulad ng alanine) ay nagsisilbing isang form ng transportasyon ng ammonia sa dugo, na nabuo sa pamamagitan ng pagpapapatay ng mga amino acid.

Ang amonia ay nakakalason at samakatuwid ay pumapasok sa atay na hindi sa malayang porma nito, ngunit sa pagsasama sa glutamic acid, na bumubuo sa pakikilahok ng enzyme glutamine synthetase, glutamic acid amide, o

glutamine. Ang gamma-glutamyl phosphate (anhydrite ng glutamic at phosphoric acid) ay nabuo bilang isang intermediate na produkto - ito ay isang macroergic compound na may kakayahang makipag-ugnay sa mga ammonons na may pakikilahok ng synthetase (tingnan ang kabanata 8).

Ang mapagkukunan ng glutamine ay alpha-ketoglutarate mula sa Krebs cycle, na sumasailalim sa transamination sa iba pang mga amino acid.

Ang Glutamine ay dinadala ng dugo sa atay, kung saan ito ay hydrolyzed ng glutaminase, at ang ammonia na inilabas sa prosesong ito ay ginagamit upang synthesize ang urea.

Ang Phenylalanine ay isang aromatic amino acid, ang labis na kung saan sa isang normal na gumaganang katawan ay na-convert sa tyrosine kasama ang pakikilahok ng phenylalanine-4-hydroxylase, na nagbibigay ng 2 hydrogen atoms mula sa coenzyme tetrahydrobiopterin (tingnan sa itaas).

Ang Leucine, isoleucine, at valine ay aliphatic amino acid na ang mga intermediate na produkto ay natipon sa anyo ng mga keto acid sa panahon ng leucinosis (tingnan sa itaas).

Ang metabolismo ng iba pang mga compound mula sa mga amino acid

Bilang karagdagan sa mga protina, mula sa mga amino acid ay nabuo: amines (bilang isang resulta ng decarboxylation); catecholamines o hormones na katulad sa istraktura sa catechol (hal., 1,2-dehydroxybenzene), kabilang ang dopamine, epinephrine at norepinephrine; neurotransmitters (GABA at 5-hydroxytryptamine), pati na rin ang hormone - thyroxine.

Ang mga grupo ng mga Amino matapos ang kanilang pag-alis mula sa mga amino acid ay excreted sa ihi sa anyo ng urea - ito ay isang inertong nalulusaw na tubig na hindi nakakalason.

Ang Urea ay nabuo sa atay sa pamamagitan ng cleavage ng pangkat ng guanidine mula sa arginine. Kasabay nito, ang isang amino acid ay nabuo sa kahabaan ng ornithine, na hindi bahagi ng pangunahing mga protina ng katawan.

Upang mai-convert ang ornithine pabalik sa arginine, isang carbon atom na nagmula sa carbon dioxide at amine nitrogen na inilabas sa panahon ng metabolismo ng anuman sa mga pangunahing amino acid.

Ang pagbuo ng arginine mula sa ornithine ay nagpapatuloy sa maraming yugto. Bilang isang intermediate product, nabuo ang isang amino acid - citrulline, na hindi rin bahagi ng pangunahing mga protina ng katawan; pinasisigla nito ang synthesis ng urea sa atay (tulad ng ornintin at arginine).

Ang pagkasira ng protina

Ang pagkasira ng protina ay ang kapalit ng mga dating molekulang protina na may mga bagong molekula. Nagaganap ito sa lahat ng mga cell at tisyu ng katawan sa panahon ng metabolismo. Ang mga protina ay may iba't ibang haba. Ang mga pangmatagalang protina ay may kasamang mga protina ng istruktura at hemoglobin. Nabubuhay nang maraming araw ang mga protina sa atay.

Maraming mga protina ang may habang-buhay na hindi hihigit sa 20 oras, at ang ilan sa mga ito ay nabubuhay nang hindi hihigit sa sampung o kahit dalawang minuto.

Dahil sa iba't ibang lifespan ng mga protina, ang kanilang pagkasira ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na selectivity.

Sa panahon ng synthesis ng mga amino acid at ang kasunod na paggawa ng mga istruktura at regulasyon na protina mula sa kanila, ang kanilang ganap na istruktura (at functional) na kawastuhan ay hindi palaging sinusunod. Samakatuwid, ang mga maling amino acid ay hindi maiiwasang nabuo sa mga selyula, na sumasangkot sa maling pagtitiklop ng mga protina (tingnan ang Kabanata 3), at ang nasabing mga protina ay nawasak ng cell, i.e. sumasailalim sa isang proseso ng pagkawasak. Para sa pumipili pagkawasak, ang isang protina ay mahalaga - ubiquitin. Ito ay isang maliit na protina na kasangkot sa reaksyon na nakasalalay sa ATP, kung saan ang grupong ito ng terminal ng carboxyl ay nagbubuklod sa pangkat na amino ng kadena ng target na protina (mga nalalabi sa lysine), na dapat sumailalim sa pagkawasak, i.e. parang "tagging" siya para sa kanya.

Ang metabolismo ng Amino acid

Ang mga protina ay ang pinaka-karaniwang mga organikong sangkap sa katawan, na bumubuo sa halos lahat ng sandalan na katawan ng masa (10-12 kg). Ang metabolismo ng protina ay itinuturing bilang metabolismo ng amino acid.

Ang pantunaw sa protina

Undergo digestion at pagsipsip pagkain at endogenous squirrels. Ang mga endogenous protein (30-100 g / day) ay kinakatawan ng digestive enzymes at protina ng desquamating bituka epithelium. Ang pagtunaw at pagsipsip ng mga protina ay napaka-epektibo at samakatuwid ay halos 5-10 g lamang ng protina ang nawala sa mga nilalaman ng bituka. Ang mga protina ng pagkain ay sumasailalim sa denaturation, na nagpapadali sa kanilang panunaw.

Protina digesting enzymes ( hydrolases) partikular na nilinis ang mga bono ng peptide sa mga protina at samakatuwid ay tinawag peptidases. Nahahati sila sa 2 pangkat: 1) endopeptidases - i-clear ang mga panloob na bono ng peptide at bumubuo ng mga fragment ng mga protina (pepsin, trypsin); 2) exopeptidases kumilos sa peptide bond ng mga terminal amino acid. Ang mga Exopeptidases ay nahahati sa carboxypeptidases(i-clear ang C-terminal amino acid) at aminopeptidases (N-terminal amino acid ay nabura).

Ang protina na pantunaw na protina ng mga enzyme ay ginawa sa ang tiyan, pancreas at maliit na bituka. Sa lukab ng bibig, ang mga protina ay hindi hinuhukay dahil sa kakulangan ng mga enzyme sa laway.

Ang tiyan. Ang pagsisid ng protina ay nagsisimula sa tiyan. Kapag pumapasok ang mga protina sa mauhog lamad ng tiyan, ang isang sangkap na tulad ng hormon ay ginawa gastrinna nag-activate ng pagtatago ng HCl parietal cells tiyan at pepsinogen - pangunahing mga cell ang tiyan.

Ang Hydrochloric acid (pH ng gastric juice 1.0-2.5) ay gumaganap ng 2 sa pinakamahalagang pag-andar: nagiging sanhi ito ng denaturation ng protina at pagkamatay ng mga microorganism. Sa isang may sapat na gulang, ang mga enzyme ng gastric juice pepsinat gastricinsa mga sanggol rennin.

1. Ang Pepsin ay ginawa sa ang pangunahingmga cell ng gastric mucosa sa isang hindi aktibo na form sa form pepsinogen (M.M. 40,000 Oo). Ang Pepsinogen ay nai-convert sa mga aktibong pepsin sa pagkakaroon ng HClat autocatalytically sa ilalim ng impluwensya ng iba pang mga molecule ng pepsin: 42 mga residue ng amino acid ay tinanggal mula sa N-terminus ng molekula sa anyo ng 5 neutral na peptides (mm tungkol sa 1000 Da) at isang alkaline peptide (mm 3200 Da). M.m. pepsin 32700 Oo, pinakamabuting kalagayan pH 1,0-2,0 . Ang catsin catalyzes ang hydrolysis ng peptide bond na nabuo mabangong mga grupo ng amino (hair dryer, shooting range), pati na rin ang aspartic, glutamic acid, leucine at steam ala-ala, ala-ser.

2. Ang isa pang pepsin na tulad ng enzyme ay nabuo mula sa pepsinogen - gastricin (m. 31500 Oo), ang pinakamabuting kalagayan pH ay 3.0-5.0. Sa normal na juice ng gastric, ang ratio ng pepsin / gastricin ay 4: 1.

3. Rennin nakapaloob sa gastric juice ng mga sanggol; pinakamabuting kalagayan pH 4.5. Ang enzyme curdles milk, i.e. sa pagkakaroon ng mga calcium calcium ay nagsasalin ng natutunaw caseinogen sa hindi malulutas kasein. Ang pag-unlad nito sa kahabaan ng digestive tract ay nagpapabagal, na pinatataas ang tagal ng pagkilos ng mga proteinase.

Bilang isang resulta ng pagkilos ng mga enzymes sa tiyan, ang mga peptides at isang maliit na halaga ng mga libreng amino acid ay nabuo, na pinasisigla ang pagpapakawala ng cholecystokinin sa duodenum.

Duodenal ulser. Ang mga nilalaman ng tiyan ay pumapasok sa duodenum at pinukaw ang pagtatago pagtatagosa dugo. Aktibo ng lihim ang pagtatago ng mga bicarbonates sa pancreas, na neutralisahin ang hydrochloric acid at pinataas ang pH hanggang 7.0. Sa ilalim ng pagkilos ng nabuo na libreng amino acid sa itaas na bahagi ng duodenum 12 ay ginawa cholecystokininna pinasisigla ang pagtatago ng mga pancreatic enzymes at pag-urong ng gallbladder.

Ang protina ng pantunaw ay isinasagawa ng isang pangkat ng serine (sa aktibong sentro ng OH-grupo ng serine) na mga protina ng pancreatic na pinagmulan: trypsin, chymotrypsin, carboxypeptidase, elastase.

1. Ang mga Enzim ay ginawa bilang mga hindi aktibong nauna - proenzymes. Ang synthesis ng mga proteolytic enzymes sa anyo ng mga hindi aktibong pag-iingat ay pinoprotektahan ang exocrine pancreatic cells mula sa pagkawasak. Ito ay synthesized din sa pancreas trypsin pancreatic inhibitor, na pumipigil sa synthesis ng mga aktibong enzymes sa loob ng pancreas.

2. Ang pangunahing enzyme para sa pag-activate ng mga proenzyme ay enteropeptidase(enterokinase) lihim ng mga cell ng mucosa ng bituka.

3. Tinatanggal ni Enterokinase ang hexapeptide mula sa N-terminus trypsinogen at isang aktibo trypsinna kung saan pagkatapos ay buhayin ang natitirang mga proteinase.

4. Sinusulit ng Trypsin ang hydrolysis ng mga peptide bond sa pagbuo ng kung saan ang mga grupo ng carboxyl ay kasangkot mahahalagang amino acid (lysine, arginine).

5.Chymotrypsin - endopeptidase, na ginawa sa pancreas sa anyo ng chymotrypsinogen. Sa maliit na bituka na may pakikilahok ng trypsin, nabuo ang mga aktibong anyo ng chymotrypsin - a, d at p. Ang Chymotrypsin catalyzes ang hydrolysis ng peptide bond na nabuo mga pangkat na carboxy ng aromatic amino acid.

6. Ang mga dalubhasang nag-uugnay na protina ng tisyu - elastin at collagen - ay hinuhukay gamit ang pancreatic endopeptidases - elastase at collagenase.

7. Ang pancreatic carboxypeptidases (A at B) ay metal enzymes naglalaman ng Zn 2+ ion. Mayroon silang pagtutukoy sa substrate at mai-clear ang C-terminal amino acid. Bilang resulta ng panunaw sa duodenum, nabuo ang maliit na peptides (2-8 amino acid) at mga libreng amino acid.

Sa maliit na bitukapanghuling pantunaw ng mga maikling peptides at pagsipsip ng mga amino acid ay nangyayari. Kumilos dito aminopeptidasespinagmulan ng bituka, na tinatanggal ang N-terminal amino acid, pati na rin ang tatlo - at dipeptidases.

Pagsipsip ng Amino acid

Ang mga libreng amino acid, dipeptides, at isang maliit na halaga ng mga tripeptide ay nasisipsip sa maliit na bituka. Pagkatapos ng pagsipsip, di- at \u200b\u200btripeptide ay hydrolyzed upang palayain ang mga amino acid sa cytosol ng mga epithelial cells. Pagkatapos kumain ng protina lamang libreng amino acid na matatagpuan sa portal vein. Naabot ang maximum na konsentrasyon ng mga amino acid sa dugo sa 30-50 pagkatapos kumain.

Ang mga libreng L-amino acid ay inihahatid sa mga lamad ng cell pangalawang aktibong transportasyon, nauugnay sa paggana ng Na +, K + -ATPase. Ang paglipat ng mga amino acid sa mga selula ay madalas na isinasagawa bilang isang symport ng mga amino acid at sodium ion. Ito ay pinaniniwalaan na may hindi bababa sa anim na mga sistema ng transportasyon (translocase), ang bawat isa ay na-configure upang ilipat ang mga amino acid na katulad sa istraktura: 1) neutral amino acid na may maliit na radikal (ala, ser, tatlo); 2) neutral amino acid na may isang napakalaking radikal at mabango na amino acid (baras, lei, ulol, meth, phen, dash); 3) acidic amino acid (asp, glu), 4) pangunahing amino acid (lys, arg), 5) proline, 6) acids-amino acid (taurine, β-alanine). Ang mga sistemang ito, sa pamamagitan ng pagbubuklod ng mga ion ng sodium, ay nagtulak sa paglipat ng protina ng carrier sa isang estado na may lubos na nadagdagan na pagkakaugnay para sa amino acid; Ang Na + ay may posibilidad na mag-transport sa cell ayon sa gradient ng konsentrasyon at sa parehong oras ay naglilipat ng mga amino acid molecules sa cell. Ang mas mataas na gradyante ng Na +, mas mataas ang rate ng pagsipsip ng mga amino acid na nakikipagkumpitensya sa bawat isa para sa kaukulang mga site na nagbubuklod sa translocase.

Ang iba pang mga mekanismo ng aktibong transportasyon ng mga amino acid sa pamamagitan ng lamad ng plasma ay kilala. Inirerekomenda ni A.ister ang isang pamamaraan para sa paglilipat ng transmembrane ng mga amino acid sa pamamagitan ng mga lamad ng plasma, na tinawag g-glutaminyl cycle.

Alinsunod sa hypothesis ng γ-glutamyl cycle ng amino acid transport sa pamamagitan ng mga cell lamad, ang papel na ginagampanan ng amino acid transporter ay kabilang sa tripeptide na malawakang ginagamit sa biological system glutathione.

1. Ang enzyme ay gumaganap ng isang pangunahing papel sa prosesong ito. g-glutaminyl transferase (transpeptidase), na naisalokal sa lamad ng plasma. Ang enzyme na ito ay naglilipat ng g-glutamyl group ng intracellular glutathione tripeptide (g-glucis-gli) sa extracellular amino acid.

2. Ang nagreresultang kumplikado g-glutamyl amino acid tumagos sa cytosol ng cell, kung saan inilabas ang amino acid.

3. g-Glutamyl group sa anyo ng 5-oxoproline sa pamamagitan ng isang serye ng mga hakbang na enzymatic at ang pakikilahok ng ATP ay konektado sa cis-gli, na humahantong sa pagpapanumbalik ng molekula ng glutathione. Kapag ang susunod na amino acid molecule ay inilipat sa pamamagitan ng lamad, ang pag-ikot ng mga pagbabagong-anyo ay umuulit. Para sa transportasyon ng isang amino acid ay ginagamit 3 mga molekula ng ATP.

Ang lahat ng mga enzyme ng γ-glutamyl cycle ay matatagpuan sa mataas na konsentrasyon sa iba't ibang mga tisyu - ang mga bato, epithelium ng villi ng maliit na bituka, salivary glandula ng dile ng bile, atbp Pagkatapos ng pagsipsip sa bituka, ang mga amino acid ay pumapasok sa atay sa pamamagitan ng portal na ugat at pagkatapos ay dinala ng dugo sa lahat ng mga tisyu ng katawan.

Ang pagsipsip ng mga buo na protina at peptides: para sa isang maikling panahon pagkatapos ng kapanganakan, ang mga buo na peptides at protina ay maaaring makuha sa bituka sa pamamagitan ng endocytosis o pinocytosis. Mahalaga ang mekanismong ito para sa paglipat ng mga immunoglobulin ng maternal sa katawan ng bata. Sa mga may sapat na gulang, ang pagsipsip ng mga buo na protina at peptides ay hindi nangyayari. Gayunpaman, sa ilang mga tao ang prosesong ito ay sinusunod, na nagiging sanhi ng pagbuo ng mga antibodies at pagbuo ng mga alerdyi sa pagkain. Sa mga nagdaang taon, ang isang opinyon ay ipinahayag tungkol sa posibilidad ng paglilipat ng mga fragment ng mga molekulang polimer sa mga lymphatic vessel sa lugar ng mga plake ng Peyer ng mucosa ng malayong maliit na bituka.

Fund Amino Acid Fund

Sa katawan ng isang may sapat na gulang, mayroong halos 100 g ng mga libreng amino acid na bumubuo sa amino acid pool (pool). Ang glutamate at glutamine ay bumubuo ng 50% ng mga amino acid, mahalaga (mahahalagang) amino acid - mga 10%. Konsentrasyon intracellular amino acid palaging mas mataas kaysa sa extracellular. Ang stock ng amino acid ay natutukoy ng paggamit ng mga amino acid at metabolic pathway para sa kanilang paggamit.

Mga Pinagmumulan ng Acino ng Amino

Ang metabolismo ng mga protina ng katawan, ang paggamit ng mga protina na may pagkain, at ang synthesis ng mahahalagang amino acid ay mga mapagkukunan ng mga amino acid sa katawan.

1. Ang mga protina ay nasa dynamic na estado, i.e. palitan Sa katawan ng tao, halos araw-araw 300-400 g protina. Ang kalahating buhay ng mga protina ay naiiba - mula sa ilang minuto (protina ng plasma) hanggang sa maraming araw (karaniwang 5-15 araw) at kahit na mga buwan at taon (halimbawa, collagen). Ang mga hindi normal, may depekto, at nasira na mga protina ay nawasak dahil hindi ito magagamit ng katawan at pigilan ang mga proseso na nangangailangan ng functional protein. Ang mga kadahilanan na nakakaapekto sa rate ng pagkasira ng protina ay kinabibilangan ng: a) denaturation (i.e., pagkawala ng katutubong pagbabagong-anyo) nagpapabilis sa proteolysis; b) pag-activate ng lysosomal enzymes; c) glucocorticoids, ang labis na mga hormone ng teroydeo ay nagdaragdag ng proteolysis; d) binabawasan ng insulin ang proteolysis at pinapahusay ang synthesis ng protina.

2.Mga protina ng pagkain. Tungkol sa 25% ng mga nagpapalitan ng mga protina, i.e. 100 g ng mga amino acid ay nabulok, at ang mga pagkalugi na ito bumubuo para sa pagkain. Dahil ang mga amino acid ay ang pangunahing mapagkukunan ng nitrogen para sa mga compound na naglalaman ng nitrogen, natutukoy nila ang estado ng balanse ng nitrogen ng katawan. Nitrogen balanse - Ito ang pagkakaiba sa pagitan ng pagpasok ng nitrogen sa katawan at nitrogen na tinanggal mula sa katawan. Nitrogen balanse sinusunod kung ang halaga ng nitrogen na pumapasok sa katawan ay katumbas ng halaga ng nitrogen na tinanggal mula sa katawan (sa malusog na matatanda). Ang positibong balanse ng nitrogensinusunod kung ang halaga ng nitrogen na pumapasok sa katawan ay mas malaki kaysa sa dami ng nitrogen na tinanggal mula sa katawan (paglaki, pangangasiwa ng mga anabolic na gamot, pagbuo ng pangsanggol). Negatibong Balanse ng Nitrogen sinusunod kung ang halaga ng nitrogen na pumapasok sa katawan ay mas mababa sa dami ng nitrogen na tinanggal sa katawan (pag-iipon, gutom na protina, hypokinesia, talamak na sakit, nasusunog). Ratio ng Pagsusuot ng Rubner - sa 8-10 araw ng gutom na protina, humigit-kumulang isang pare-pareho ang halaga ng mga protina ay nasira sa mga tisyu - 23.2 g, o 53 mg ng nitrogen bawat araw bawat 1 kg ng timbang ng katawan (0.053 × 6.25 × 70 \u003d 23.2, kung saan 6.25 - koepisyent na nagpapakita na ang mga protina ay naglalaman ng halos 16% nitrogen; 70 kg - bigat ng katawan ng tao). Kung ang pagkain ay naglalaman ng 23.2 g ng protina bawat araw, pagkatapos ay isang negatibong balanse ng nitrogen ay bubuo. Ang minimum na physiological ng mga protina (mga 30-45 g bawat araw) ay humahantong sa balanse ng nitrogen (ngunit sa isang maikling panahon). Sa isang average na pag-load ng pisikal, ang isang tao ay nangangailangan ng 100-120 g ng protina bawat araw.

Tema 1. ROLE NG MGA Proteksyon sa PAGKAIN. Pagkukunwari ng mga Protina

Ang praktikal na kaugnayan ng paksa. Ang pangunahing at pangunahing mapagkukunan ng mga amino acid para sa mga tao ay mga protina sa pagkain. Upang matiyak ang mga kinakailangang pangangailangan ng katawan para sa mga amino acid, hindi lamang ang estado ng gastrointestinal tract at ang halaga ng protina sa pagkain ay mahalaga, kundi pati na rin ang husay na katangian ng mga protina sa pagkain. Ang mas malapit sa amino acid na komposisyon ng protina ng pagkain sa amino acid na komposisyon ng mga protina sa katawan, mas mataas ang antas ng pagsipsip nito sa digestive tract. Bilang karagdagan, ang mga protina ng tisyu ng katawan, na patuloy na nasusukat sa pagpapalabas ng kanilang mga monomer, ay maaaring magsilbing mapagkukunan ng mga amino acid.

Ang layunin ng aralin. Matapos pag-aralan ang paksang ito, dapat malaman ng mag-aaral ang mga kondisyon na kinakailangan para sa mahusay na pagtunaw ng mga protina at pagsipsip ng mga amino acid sa gastrointestinal tract, ang mga kadahilanan na nag-aambag sa pagkabulok ng mga amino acid sa bituka at ang mga mekanismo ng neutralisasyon ng mga nabubulok na produkto at kanilang biological na papel, at maaaring mag-apply ng nakuha na kaalaman upang malutas ang panteorya at praktikal na mga problema. .

Kaalaman sa saligan

Ang istraktura ng mga amino acid (alanine, aspartate, glutamate, histidine, tyrosine, tryptophan, cysteine).
Ang mga function ng coenzyme ng mga bitamina (pyridoxine, nikotinamide).
Ang mga hydrophilic at hydrophobic na katangian ng mga organikong compound.
Ang mga katangian ng mga enzyme dahil sa kanilang likas na kemikal.
Mga mekanismo para sa pag-regulate ng aktibidad ng mga catalytic protein.
Mga reaksyon ng redox, paglipat at pag-clear ng mga reaksyon ng mga functional na grupo sa mga biological system.

Amino acid pondo ng katawan.

1.1.1. Ang katawan ng tao ay naglalaman ng halos 100 g ng mga libreng amino acid, na bumubuo ng pondong amino acid. Ang pondong ito ay patuloy na pinuno ng dahil sa pagdating ng mga bagong amino acid molecule upang palitan ang mga ginamit sa metabolic process. Ang mga mapagkukunan at paraan ng paggamit ng mga libreng amino acid sa katawan ay ipinakita sa Figure 1.1.

Larawan 1.1.Ang pagbuo at paggamit ng mga libreng amino acid sa katawan.

1.1.2. Ang mga pag-aaral na gumagamit ng mga radioactive label ay nagpapakita na sa isang malusog na may sapat na gulang, ang kabuuang rate ng synthesis ng protina sa katawan ay humigit-kumulang 400 - 500 g bawat araw, at sa pamamagitan ng 3/4 ang synthesis na ito ay ibinibigay dahil sa mga mapagkukunan ng endogenous. Ipinapaliwanag nito ang katotohanan na kahit sa pag-aayuno, ang synthesis ng ilang mga protina ay nangyayari sa isang medyo mataas na bilis.

Nitrogen balanse.

1.2.1. Para sa isang tamang pagtatasa ng ratio ng mga proseso ng biosynthesis at pagkasira ng mga protina sa katawan, isang medyo tumpak na parameter ay balanse ng nitrogen. Nitrogen balanse - ang pagkakaiba-iba sa pagitan ng dami ng nitrogen na pinalamanan ng pagkain at ang halaga ng nitrogen na tinanggal mula sa katawan na may ihi, feces, laway at pawis.

1.2.2. Kung ang dami ng naihatid na nitrogen ay lumampas sa dami ng pinalabas na nitrogen, kung gayon positibong balanse ng nitrogen . Ito ay katangian ng lahat ng mga kondisyon kung saan ang rate ng protina synthesis sa katawan ay mas mataas kaysa sa rate ng pagkasira nito, halimbawa:

sa mga kababaihan sa panahon ng pagbubuntis;
sa pagkabata na may mahusay na nutrisyon;
sa mga pasyente sa panahon ng pagbawi;
mga atleta sa panahon ng pagsasanay;
sa pagpapakilala ng mga anabolic hormones.

1.2.3. Kung ang dami ng nitrogen na na-excreted mula sa katawan ay lumampas sa dami ng natanggap na nitrogen mula sa pagkain, kung gayon negatibong balanse ng nitrogen . Nangyayari ito sa lahat ng mga kaso kapag ang pagkasira ng mga protina sa katawan ay nanaig sa kanilang synthesis, halimbawa.

KATOLIKO