- •24,25. Дезаминирование аминокислот, его типы
- •Окислительное дезаминирование аминокислот оксидазами l- и d-аминокислот.
- •29.Метаболизм аммиака: пути образования и детоксикации.
- •Цикл мочевины
- •31Расщепление нуклеиновых кислот в желудочно-кишечном тракте. Роль нуклеаз.
- •33.Катаболизм пиримидиновых нуклеотидов.
- •34.Репликация : характеристика реплицирующего аппарата клетки.
- •35.Репликация днк : механизмы синтеза полинуклеотидной цепи (ведущей и запаздывающей).
- •36.Репарация днк.
- •38.Биосинтез рнк : строение промоторов, взаимодействие рнк-полимеразы с промоторами.
- •39.Характеристика рнк-полимераз у про- и эукариот.
- •40.Этапы биосинтеза рнк : инициация, элонгация, терминация. Инициация транскрипции
- •Элонгация транскрипции
- •Терминация транскрипции
- •41.Компоненты белоксинтезирующей системы у прокариот: мРнк, рРнк, тРнк; белковые факторы инициации, элонгации и терминации; 70s рибосомы.
- •Белоксинтезирующая система клетки
- •42.Компоненты белоксинтезирующей системы у эукариот (мРнк, рРнк, тРнк;мяРнк, белковые факторы инициации, элонгации и терминации; 80s рибосомы).
- •Белоксинтезирующая система клетки
- •43.Строение рибосом, характеристика функциональных центров.
- •44.Биосинтез белка: активация аминокислот. Характеристика аминоацил-тРнк-синтетаз.
- •Роль тРнк в трансляции
- •Аминоацил-тРнк-синтетазы
- •Инициация трансляции в прокариотических клетках.
- •Элонгация и терминация трансляции у прокариот.
- •Генетический код. Основные характеристики.
- •Сворачивание (фолдинг) полипептидной цепи. Роль ферментов и шаперонов в этом процессе.
- •Посттрансляционные модификации белков
-
Окислительное дезаминирование аминокислот оксидазами l- и d-аминокислот.
Окислительное дезаминирование аминокислот
Окислительное дезаминирование осуществляется в две стадии: сначала АК превращается в иминокислоту при участии специфической дегидрогеназы с NAD+ или NADP+ в качестве акцептора водорода. Затем иминокислота спонтанно гидролизуется на кетокислоту и аммиак.
С наибольшей скоростью подвергается окислительному дезаминированию глутаминовая кислота.
Реакция катализируется ферментом глутаматдегидрогеназой (ГлДГ), является обратимой и из α-кетоглутарата и NH3 в организме может образоваться глутаминовая кислота. L-ГлДГ – фермент, широко распространенный в тканях млекопитающих, обладающий высокой каталитической активностью. Является митохондрипльным ферментом, локализованным в матриксе. М.м. 336 kDa, состоит из 6 идентичных субъединиц. Является регуляторным ферментом: АТР, GTP, NADH – отрицательные аллостерические эффекторы; ADP, GDP – положительные. На активность L-ГлДГ оказывают влияние некоторые гормоны.
Рис.2.1. Реакция, катализируемая глутаматдегидрогеназой.
В некоторых случаях окислительное дезаминирование может осуществляться FAD и FMN-зависимыми ферментами – оксидазами L- и D-аминокислот. Окисление осуществляется в две стадии: на первой оксидазы L-АК (FMN) или D-АК (FAD) осуществляют дегидрирование аминокислот с образованием иминокислоты с дальнейшим спонтанным (неферментативным) гидролитическим отщеплением аммиака; на второй стадии образующиеся FMNH2 и FADH2 окисляются непосредственно молекулярным кислородом.
Продуктами окислительного дезамирования являются кетокислоты, NH3 и Н2О2. Оксидазы L и D-АК находятся в пероксисомах. Образующаяся в ходе реакций, катализируемых оксидазами, перекись водорода здесь же, в пероксисомах, разлагается каталазой до воды и кислорода.
Оксидазы L-АК у большинства млекопитающих содержатся только в почках и печени. Их активность очень низка при физиологических значениях рН. На некоторые L-АК эти ферменты вообще не действуют, поэтому они не играют роли в окислительном дезаминировании аминокислот у млекопитающих. В печени и почках у млекопитающих содержатся и оксидазы D-АК. Они более активны, чем оксидазы L-АК, однако физиологическая роль их неизвестна.
Некоторые аминокислоты не подвергаются окислительному дезаминированию. Так, гистидин подвергается внутримолекулярному дезаминированию. Серусодержащие аминокислоты дезаминируются путем отщепления NH3 и H2S.
28.Переаминирование аминокислот.
Потеря аминогруппы у аминокислот при их катаболизме в большинстве случаев осуществляется путем переаминирования, в ходе которого NH2-группа АК переносится на α-кетоглутаровую кислоту, которая в результате превращается в глутаминовую кислоту. Затем под действием специфического фермента глутаматдегидрогеназы глутаминовая кислота подвергается окислительному дезаминированию до α-кетоглутаровой кислоты и аммиака.
NH3 – токсичное соединение, которое обезвреживается, превращаясь в мочевину и другие нетоксичные для организма соединения.
Процесс переаминирования был открыт в 1937 году отечественными биохимиками А.Е. Браунштейном и М.Г. Крицман.
Трансаминирование – процесс, в котором происходит перенос аминогруппы с аминокислоты на кетокислоту без промежуточного образования аммиака. Реакции переаминирования являются универсальными для всех живых организмов. Катализируется процесс переаминирования ферментами, относящимися к классу трансфераз, подклассу ферментов, переносящих аминогруппу. Называют их аминотрансферазами или трансаминазами.
Аминотрансферазы обнаружены во всех животных и растительных клетках, а также у микроорганизмов. Большинство их них действуют на L-АК, но в микроорганизмах есть аминотрансферазы, действующие на D-АК. Аминотрансферазы – сложные ферменты, содержащие пиридоксаль-5-фосфат, производное витамина В6, в качестве простетической группы. Содержатся аминотрансферазы как в митохондриях, так и в цитозоле.
Механизм реакции переаминирования был предложен одновременно советскими учеными (А.Е. Браунштейн, М.М. Шемякин) и американскими биохимиками (Д. Мецлер, Э. Снэлл). Пиридоксаль-5-фосфат (ПАЛФ) в реакциях переаминирования выполняет роль промежуточного переносчика аминогруппы, отщепляемой от аминокислоты. Во время каталитического цикла он претерпевает обратимые переходы между альдегидной формой (ПАЛФ) и аминированной формой - пиридоксаминфосфатом (ПАМФ), способной передавать NH2-группу на кетокислоту (рис.).
аминотрансфераза
L-АК1 + α – кетокислота2 ↔ L-АК2 + α – кетокислота1
І стадия
R1 O - Н2O R1 R1
CHNH2 + CH ↔ CH–N = CH ↔ C = N – CH2
COOH ПФ-Е + H2O COOH ПФ-Е COOH ПФ-Е
L-АК1 альдимин кетимин
+ H2O R1 NH2
↔ C = O + CH2
– H2O COOH ПФ-Е
α – кетокислота1
ІІ стадия
R2 NH2 - H2O R2 R2
C = O + CH2 ↔ C = N –CH2 ↔ CH –N = CH
COOH ПФ-Е + H2O COOH ПФ-Е COOH ПФ-Е
α – кетокислота2 кетимин альдимин
+ H2O R2 O
↔ CHNH2 + CH
– H2O COOH ПФ-Е
L-АК2
ПАЛФ на первой стадии принимает NH2-группу от аминокислоты с образованием ПАМФ и соответствующей кетокислоты. Этот процесс протекает через промежуточное образование Шиффовых оснований (альдимина и кетимина). На второй стадии образовавшийся ПАМФ реагирует с кетокислотой, причем образуется промежуточное соединение, которое также подвергается внутримолекулярным превращениям (перераспределение энергии двойной связи, лабилизация α-углеродного атома) и распадается гидролитически на аминокислоту, соответствующую исходной кетокислоте и ПАЛФ.
Процесс переаминирования идет по механизму пинг-понга. Первый субстрат, α-аминокислота, отдав свою аминогруппу, покидает фермент в виде α-кетокислоты до того, как к ферменту присоединится второй субстрат - α- кетокислота2. Акцептором аминогруппы в реакциях переаминирования являются три кетокислоты: пируват, α-кетоглутарат и оксалоацетат. Наиболее часто акцептором аминогрупп выступает α- кетоглутарат.
Общий итог переаминирования различных аминокислот состоит в том, что все их аминогруппы «собираются» в одной форме – в виде глутаминовой кислоты. Глутаминовая кислота поступает в митохондрии, где под действием ГлДГ осушествляется ее окислительное дезаминирование. Таким образом, аминогруппы разных аминокислот, собранные в L-глутаминовой кислоте, освобождаются в виде NH3 в процессе окислительного дезаминирования последней. Таким образом, процессы переаминирования и окислительного дезаминирования взаимосвязаны системой:
L-глутаминовая кислота ↔ α-кетоглутаровая кислота
Переаминированию не подвергаются следующие аминокислоты: лизин, треонин, пролин и оксипролин.
Реакции переаминирования обратимы, константа равновесия близка к 1. Направление превращения зависит от скорости поступления субстратов в клетку или скорости удаления продуктов реакции.
Переаминирование имеет огромное значение:
■ с помощью этого процесса подавляющее большинство аминокислот теряет NH2 –группу;
■ с помощью этого процесса обеспечивается образование тех аминокислот, содержание которых в пище недостаточно, за счет имеющихся в избытке.