Синтез глюкозы из аминокислот

Важная и проверенная информация на тему: "синтез глюкозы из аминокислот" от профессионалов для спортсменов и новичков.

Синтез глюкозы из аминокислот

156-157

Некоторые ткани, такие, как мозг и эритроциты, зависят от постоянного снабжения глюкозой. Если получаемое с пищей количество углеводов недостаточно, необходимая концентрация глюкозы в крови может поддерживаться некоторое время за счет расщепления гликогена печенью (см. с. 158). Если истощены также и эти запасы, в печени запускается синтез глюкозы de novo, глюконеогенез (см. с. 302). Наряду с печенью высокой глюконеогенезной активностью обладают также клетки почечных канальцев (см. с. 320). Исходными соединениями в глюконеогенезе являются аминокислоты мышечной ткани. При длительном голодании это приводит к массивному распаду мышечного белка. Другими важными исходными веществами для синтеза глюкозы служат лактат , образующийся в эритроцитах и мышечной ткани при недостатке О 2 , а также глицерин , образующийся при расщеплении жиров. Напротив, жирные кислоты не могут трансформироваться в глюкозу в организме животных, так как в данном случае деградация жирных кислот не является анаплеротическим процессом (см. с. 140). В организме человека за счет глюконеогенеза образуется несколько сотен граммов глюкозы в сутки.

Многие реакции глюконеогенеза катализируются теми же ферментами, что и процессы гликолиза (см. с. 152). Некоторые ферменты специфичны для глюконеогенеза и синтезируются только по мере необходимости под воздействием кортизола и гпюкагона (см. с. 160). На схеме представлена только эта группа ферментов. В то время как гликолиз протекает в цитоплазме, глюконеогенез происходит также в митохондриях и эндоплазматическом ретикулуме.

Первые стадии реакционной цепи протекают в митохондриях. Причиной такого «обходного» пути является неблагоприятная константа равновесия пируваткиназной реакции (см. с. 152). Для перевода пирувата непосредственно в фосфоенолпируват(PEP) недостаточно энергии расщепления АТФ. Пируват , образующийся из лактата или аминокислот, переносится в матрикс митохондрий и там карбоксилируется в оксалоацетат в биотинзависимой реакции, катализируемой пируваткарбоксилазой [ 2 ]. Оксалоацетат является промежуточным метаболитом цитратного цикла. Поэтому аминокислоты, которые включаются в цитратный цикл или конвертируются в пируват, могут непосредственно превращаться в глюкозу ( глюкогенные аминокислоты, см. с. 182).

Оксалоацетат, образующийся в митохондриальном матриксе, восстанавливается в малат [ 3 ]. который может переноситься в цитоплазму с помощью специальных переносчиков (см. с. 214). Оксалоацетат может также переноситься из митохондрии в цитоплазму после переаминирования в аспартат ( малатный челночный механизм , см. с. 206).

В цитоплазме малат вновь превращается цитоплазматической малатдегидрогеназой в оксалоацетат, который в реакции, катализируемой ГТФ-зависимой РЕР-карбоксикиназой [ 4 ], переводится в фосфоенолпируват . Последующие стадии до фруктозо-1,6-дифосфата представляют собой модификации соответствующих реакций гликолиза. При этом для образования 1,3-дифосфоглицерата дополнительно расходуется АТФ.

Две глюконеогенез-специфичные фосфатазы отщепляют по очереди фосфатные остатки от фруктозо-1,6-дифосфата . Промежуточной стадией является изомеризация фруктозо-6-фосфата в глюкозо-6-фосфат , одна из реакций гликолиза. Глюкозо-6-фосфатаза печени [ 5 ] является мембранным ферментом, локализованным внутри гладкого эндоплазматического ретикулума. Перенос глюкозо-6-фосфата в эндоплазматический ретикулум и возврат образующейся глюкозы в цитоплазму осуществляется специфическими переносчиками. Из цитоплазмы глюкоза поступает в кровь.

Глицерин прежде всего фосфорилируется [ 7 ] в положении 3. Образующийся 3-глицерофосфат окисляется НАД + -зависимой дегидрогеназой [ 8 ] в дигидроксиацетон-3-фосфат , который далее включается в глюконеогенез.

Синтез глюкозы из аминокислот

Некоторые ткани, такие, как мозг и эритроциты, зависят от постоянного снабжения глюкозой. Если получаемое с пищей количество углеводов недостаточно, необходимая концентрация глюкозы в крови может поддерживаться некоторое время за счет расщепления гликогена печенью (см. с. 158). Если истощены также и эти запасы, в печени запускается синтез глюкозы de novo, глюконеогенез (см. с. 302). Наряду с печенью высокой глюконеогенезной активностью обладают также клетки почечных канальцев (см. с. 320). Исходными соединениями в глюконеогенезе являются аминокислоты мышечной ткани. При длительном голодании это приводит к массивному распаду мышечного белка. Другими важными исходными веществами для синтеза глюкозы служат лактат , образующийся в эритроцитах и мышечной ткани при недостатке О 2 , а также глицерин , образующийся при расщеплении жиров. Напротив, жирные кислоты не могут трансформироваться в глюкозу в организме животных, так как в данном случае деградация жирных кислот не является анаплеротическим процессом (см. с. 140). В организме человека за счет глюконеогенеза образуется несколько сотен граммов глюкозы в сутки.

Многие реакции глюконеогенеза катализируются теми же ферментами, что и процессы гликолиза (см. с. 152). Некоторые ферменты специфичны для глюконеогенеза и синтезируются только по мере необходимости под воздействием кортизола и гпюкагона (см. с. 160). На схеме представлена только эта группа ферментов. В то время как гликолиз протекает в цитоплазме, глюконеогенез происходит также в митохондриях и эндоплазматическом ретикулуме.

Первые стадии реакционной цепи протекают в митохондриях. Причиной такого «обходного» пути является неблагоприятная константа равновесия пируваткиназной реакции (см. с. 152). Для перевода пирувата непосредственно в фосфоенолпируват(PEP) недостаточно энергии расщепления АТФ. Пируват , образующийся из лактата или аминокислот, переносится в матрикс митохондрий и там карбоксилируется в оксалоацетат в биотинзависимой реакции, катализируемой пируваткарбоксилазой [ 2 ]. Оксалоацетат является промежуточным метаболитом цитратного цикла. Поэтому аминокислоты, которые включаются в цитратный цикл или конвертируются в пируват, могут непосредственно превращаться в глюкозу (глюкогенные аминокислоты, см. с. 182).

Оксалоацетат, образующийся в митохондриальном матриксе, восстанавливается в малат [ 3 ]. который может переноситься в цитоплазму с помощью специальных переносчиков (см. с. 214). Оксалоацетат может также переноситься из митохондрии в цитоплазму после переаминирования в аспартат (малатный челночный механизм, см. с. 206).

В цитоплазме малат вновь превращается цитоплазматической малатдегидрогеназой в оксалоацетат, который в реакции, катализируемой ГТФ-зависимой РЕР-карбоксикиназой [ 4 ], переводится в фосфоенолпируват . Последующие стадии до фруктозо-1,6-дифосфата представляют собой модификации соответствующих реакций гликолиза. При этом для образования 1,3-дифосфоглицерата дополнительно расходуется АТФ.

Две глюконеогенез-специфичные фосфатазы отщепляют по очереди фосфатные остатки от фруктозо-1,6-дифосфата . Промежуточной стадией является изомеризация фруктозо-6-фосфата в глюкозо-6-фосфат , одна из реакций гликолиза. Глюкозо-6-фосфатаза печени [ 5 ] является мембранным ферментом, локализованным внутри гладкого эндоплазматического ретикулума. Перенос глюкозо-6-фосфата в эндоплазматический ретикулум и возврат образующейся глюкозы в цитоплазму осуществляется специфическими переносчиками. Из цитоплазмы глюкоза поступает в кровь.

Читайте так же:  Маска для волос с протеином

Глицерин прежде всего фосфорилируется [ 7 ] в положении 3. Образующийся 3-глицерофосфат окисляется НАД + -зависимой дегидрогеназой [ 8 ] в дигидроксиацетон-3-фосфат , который далее включается в глюконеогенез.

Параграф 54 связь обмена аминокислот с обменам вещ

Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна. Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
Курсив НЕ НУЖНО зубрить.
Замечания можно присылать по электронной почте [email protected]
https://vk.com/bch_5

ПАРАГРАФ 54:
«Связь обмена АМИНОКИСЛОТ с обменам веществ других классов (углеводами, липидами и нуклеотидами)».

Если Вы знаете параграфы 29-72, то здесь легко.

Аминокислоты ; глюкоза
Аминокислоты ; липиды
Аминокислоты ; нуклеотиды

54. 1. Превращение АМИНОКИСЛОТ В УГЛЕВОДЫ (глюкозу). См. ГНГ и п.67.
(Аминокислоты (белки) ; глюкоза)
Значение:
превращение аминокислот в углеводы позволяет организму
поддерживать нужную концентрацию глюкозы в крови во время голодания,
когда заканчиваются запасы гликогена в печени.
Иначе человек не мог бы прожить без углеводов пищи больше полусуток.
Процессы стимулируются:
при голоде и стрессе гормонами глюкагоном, ГКС, катехоламинами
и тормозятся инсулином при сытости и покое.

Источником аминокислот для синтеза глюкозы является распад белков (протеолиз) –
или пищевых (если человек есть белковую пищу),
или белков организма (мышц, печени, плазмы крови и т.д.).

Из 20 белковых аминокислот почти все (18) могут использоваться для синтеза глюкозы (14 гликогенных и 4 смешанных).

Ход процессов:
1 – сначала аминокислоты превращаются в метаболиты ЦТК (см. п.64 и 65, нужен витамин В6),
2 – затем метаболиты ЦТК с помощью его реакций и пируват (с помощью витамина биотина) превращаются в ОКСАЛОАЦЕТАТ
(при условии наличия витаминов ЦТК, В6, С и фолата)
3 – затем из оксалоацетата в ходе реакций глюконеогенеза образуется глюкоза,
после чего она поступает в кровь (из печени, в основном)
для питания мозга, эритроцитов и других тканей.

Схема: БЕЛКИ ; аминокислоты (В6) ; метаболиты ЦТК (5 витаминов) и пируват (биотин) ; оксалоацетат ; ГЛЮКОЗА.

Аминокислоты являются основным субстратом для синтеза глюкозы (глюконеогенеза = ГНГ).

54. 2. Превращение УГЛЕВОДОВ В АМИНОКИСЛОТЫ. См. п.67.

Значение:
позволяет синтезировать заменимые аминокислоты из углеводов, в том числе нейромедиаторы глицин и глутамат.

Происходит при наличии углеводов, при сытости, стимулируется гормоном покоя и сытости инсулином.

Ход процессов:
1 – глюкоза превращается в ходе гликолиза в пируват, который превращается в ацетилКоА и оксалоацетат,
2 – благодаря реакциям ЦТК (нужно 5 витаминов) из ацетилКоА и оксалоацетата может синтезироваться ;-кетоглутарат.
3 – из кетокислот пирувата, оксалоацетата и ;-кетоглутарата синтезируются (с помощью В6) аланин, аспартат, глутамат, аспарагин и глутамин.

Схема:
ГЛЮКОЗА ; пируват, ацетилКоА, оксалоацетат ; аминокислоты ; БЕЛКИ.
Дополнение: из метаболита гликолиза 3-фосфоглицерата синтезируется серин,
а из серина – глицин (при наличии фолата) и цистеин (при наличии метионина в качестве источника серы). Из Глу – Гис и Арг.

Синтез заменимых аминокислот из глюкозы протекает при условии, что есть нужные ферменты и витамины.
Глицин может синтезироваться не только из глюкозы, но из СО2, NH3 и [С1] – ТГФ,
затем из глицина может образоваться СЕРИН, а из серина – ЦИСТЕИН при наличии метионина.

Схемы синтеза отдельных аминокислот из глюкозы:

1. Глюкоза ; пируват ; АЛАНИН. – Из глюкозы образуется пируват (при гликолизе), из которого может образоваться аланин (при переаминировании).

2. Пируват (биотин) ; оксалоацетат (В6) ; АСПАРТАТ – АСПАРАГИН.
(Пируват превращается в оксалоацетат при карбоксилировании при наличии витамина Н (биотина))

3. Пируват ; ацетилКоА и оксалоацетат ; цитрат (через ИЦ и кетоглутарат) ; ГЛУТАМАТ ; глутамин или пролин, орнитин ; аргинин (п.66).

Пируват превращается в ацетилКоА под действием ПДГ (при наличии 5 витаминов).
Пируват превращается в оксалоацетат при наличии биотина.
АцетилКоА и оксалоацетат превращаются в ЦИТРАТ, который в ЦТК превращается в ;-кетоглутарат.
;-кетоглутарат превращается в ГЛУТАМАТ (при прямом восстановительном аминировании, при наличии витамина РР).
Глутамат превращается в глутамин при амидировании.
Глутамат превращается в пролин, гистидин и орнитин при процессах, которые не изучаются в курсе.
Орнитин — небелковая аминокислота, но необходима для обезвреживания аммиака.
При синтезе мочевины превращается в аргинин (п.66).

4. Глюкоза (при гликолизе п.32) ; 3-фосфо/глицерат (В6) ; серин (фолат) ; глицин или цистеин (при условии наличия метионина).
Глюкоза превращается в 3-ФГ при гликолизе.
3-ФГ превращается в серин при ряде процессов, в т.ч. при переаминировании при наличии В6.
Серин превращается в глицин при наличии фолата.
Серин превращается в цистеин при наличии метионина (дающего атом серы).

54. 3. Использование АМИНОКИСЛОТ В СИНТЕЗЕ ЛИПИДОВ. См. п.52.

(из липидов аминокислоты не синтезируются, но окисление липидов даёт АТФ для синтеза аминокислот и белков)

Аминокислота СЕРИН используется для синтеза МЕМБРАННЫХ ЛИПИДОВ п.52
(фосфатидил/серина, фосфатидил/этаноламина, фосфатидил/холина, а также для сфингомиелина).

Взаимодействие серина с жирной кислотой приводит к образованию СФИНГОЗИНА,
который превращается в ЦЕРАМИД, реагируя со второй жирной кислотой.
Присоединение к церамиду углеводов приводит к образованию ГЛИКОЛИПИДОВ,
а присоединение к церамиду фосфата и холина приводит к образованию сфинго/фосфо/липида СФИНГОМИЕЛИНА – компонента миелиновых оболочек.

Все 20 аминокислот могут превращаться в ацетилКоА. Из оксалоацетата ацетилКоА образуется через ФЕП и пируват. АцетилКоА превращается в жирные кислоты, из которых синтезируется ЖИР и липоиды. АцетилКоА может превращаться в холестерин и кетоновые тела. Таким образом, избыток белковой пищи может привести к лишнему весу, избытку Хс и кетоновых тел (кетозу). Но при этом увеличивается и нагрузка на печень из-за необходимости обезвредить повышенные количества аммиака.

54.4. Использование аминокислот в синтезе НУКЛЕОТИДОВ. – см. 72.

Из аминокислот синтезируются азотистые основания для нуклеотидов
для нуклеиновых кислот ДНК и РНК для синтеза белка и деления клеток.

Для синтеза пиримидиновых оснований (урацила, тимина и цитозина) используются аспартат и глутамин,
а для синтеза пуриновых оснований аденина и гуанина используются аспартат, глутамин и глицин.

Читайте так же:  Из чего состоит протеин

Аминокислоты из нуклеотидов не синтезируются. Исключение – образование небелковой аминокислоты ;-аланина при разрушении пиримидиновых оснований урацила и цитозина – см. п.71.

Но синтезируемые из аминокислот РНК нужны для синтеза белков, в том числе для ферментов, катализирующих реакции синтеза аминокислот.

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ

Запасов глюкозы и гликогена в организме животного достаточно лишь на 1-2 дня. Поэтому синтез глюкозы из общих метаболитов является очень важным для многих видов животных.

Синтез глюкозы из разнообразных не углеводной природы веществ (из молочной, пировиноградной и пропионовой кислот, глицерина, аминокислот, но не из гликогена), метаболизм которых способен привести к получению пировиноградной или щавелевоуксусной кислот, получил название глюконеогенеза. Глюконео- генез — это альтернативный путь синтеза глюкозы в организме.

Однако отметим, что жирные кислоты не являются субстратами для глюконеогенеза, так как при деградации конечным продуктом является ацетил-КоА, а животные не могут синтезировать сахара из ацетил-КоА. Аминокислоты лизин и лейцин также при распаде образуют ацетил-КоА и поэтому не участвуют в глюконеогенезе. Интересно, что важные потребители глюкозы — мозг и мышечная ткань — наделены очень низкой активностью синтеза глюкозы. Основные места глюконеогенеза — печень и почки, где активность этого процесса составляет 90 и 10% соответственно. Синтезированная в глюконеогенезе глюкоза поступает в кровь и используется в мозге, сердце, мышцах, эритроцитах на метаболические нужды. Напротив, пиру- ват и лактат, получаемые в этих тканях, возвращаются в печень и почки как субстраты для глюконеогенеза.

Глюконеогенез — важнейший анаболический процесс для функционирования различных тканей. Уровень глюкозы должен быть постоянным для тканей, которые используют глюкозу как первичный энергетический субстрат. Это мозг, эритроциты, мозговая доля почек, хрусталик и роговица глаза, семенники и др. Даже в условиях, когда большая часть энергии обеспечивается за счет жиров, в организме всегда есть определенная потребность в глюкозе. Например, глюкоза является единственным источником энергии для работы скелетной мышцы в анаэробных условиях. Глюконеогенез является очень важным в период интенсивной физической нагрузки животного.

Глюконеогенез в печени осуществляется, в частности, из молочной кислоты, поступающей из мышц. Синтез глюкозы при этом идет за счет обращения реакций гликолиза, из которых три являются необратимыми. В частности, иным путем идут реакции превращения пировиноградной кислоты в фосфоенол- пировиноградную (реакция 12 гликолиза), фруктозо-1,6-дифос- фата во фруктозо-6-фосфат (реакция 3) и глюкозо-6-фосфата в глюкозу (реакция 1).

Отдельным этапом в печени может служить конверсия молочной кислоты в пировиноградную, протекающую с участием ЛДГ; при этом генерируется НАДН 4- Н + , необходимый для последующего этапа:

Превращение пировиноградной кислоты в фосфоенолпиро- виноградную кислоту начинается с взаимодействия пирувата с С02 и пируваткарбоксилазой при участии АТФ с образованием щавелево-уксусной кислоты:

Фермент пируваткарбоксилаза содержит в своей структуре 4 молекулы витамина биотина, ковалентно связанные с апофер- ментом. Биотин в данном случае выполняет роль переносчика активного С02 на пировиноградную кислоту. Это аллостерический фермент, регуляция активности которого обеспечивается положительным модулятором ацетил-КоА.

Высокий уровень ацетил-КоА сопровождается повышением уровня щавелево-уксусной кислоты. При достатке АТФ последняя вступает в глюконеогенез, но при дефиците АТФ щавелево-уксусная кислота поступает в цикл трикарбоновых кислот, конденсируя с ацетил-КоА. Следовательно, активность пируваткарбоксилазы играет важную роль посредника в поддержании уровня лимонной кислоты для нужд цикла трикарбоновых кислот.

Полученная щавелево-уксусная кислота декарбоксилиру- ется и фосфорилируется при участии фосфоенолпируваткарбок- силазы и ГТФ, трансформируясь в фосфоенолпировиноградную кислоту:

Дальнейшие реакции от фосфоенолпировиноградной кислоты до образования фруктозо-1,6-дифосфата представляют собой обратимые реакции гликолиза. Следующая необратимая реакция гликолиза— превращение фруктозо-1,6-дифосфата во фруктозо-6-фосфат протекает при участии фермента фруктозо- 1,6-дифосфатазы:

Превращение фруктозо-6-фосфата в глюкозо-6-фосфат под влиянием фермента фосфоглюкоизомеразы является обратимой реакцией и протекает одинаково как в гликолизе, так и в глю- конеогенезе.

Реакция перехода глюкозо-6-фосфата в глюкозу происходит при участии фермента глюкозо-6-фосфатазы вместо глюкокиназы в последней реакции:

Схема глюконеогенеза с использованием лактата

Глюкозо-6-фосфатаза является уникальным ферментом глю- конеогенеза. Фермент отсутствует в мозге и мышцах, а поэтому синтез свободной глюкозы в этих тканях невозможен. Генетические дефекты глюкозо-6-фосфата- зы снижают активность глюконео- генеза, приводя к массивному отложению гликогена в печени.

Синтез глюкозы из лактата — энергозатратный процесс; на синтез одной молекулы глюкозы из двух молекул пировиноградной кислоты затрачивается 6 молекул АТФ, которые поступают в глюконеогенез за счет (3-окисле- ния жирных кислот.

Глюконеогенез имеет важное значение для жвачных животных. Это объясняется тем, что в их рубце сбраживаются полисахариды с образованием летучих жирных кислот, которые и поступают в кровь. Поэтому из тонкой кишки в кровь поступает лишь небольшое количество свободной глюкозы. Однако отдельные органы, в частности молочная железа, требуют для синтеза лактозы наличия глюкозы. Источником глюкозы при этом и является процесс глюконеогенеза.

Глюконеогенез у жвачных животных активно протекает в печени из пропионовой кислоты, образующейся в рубце. Образование пропионовой кислоты имеет место при катаболизме валина и изолейцина и при конверсии холестерина в желчные кислоты.

На первом этапе глюконеогенеза пропионовая кислота переходит в свою активную форму — пропионил-КоА:

Затем пропионил-КоА при участии АТФ, угольной кислоты и биотин-зависимого фермента пропионил-КоА-карбоксила- зы трансформируется в метилмалонил-КоА:

Метилмалонил-КоА под влиянием метилмалонил-КоА-му- тазы (витамин В12-зависимый фермент) превращается в сукци- нил-КоА, который в реакциях цикла трикарбоновых кислот переходит в щавелево-уксусную кислоту. В свою очередь щавелево-уксусная кислота дает образование фосфоенолпировино- градной кислоты, участника глюконеогенеза.

Большинство аминокислот могут участвовать в глюконео- генезе. Если катаболизм аминокислоты приводит к получению пирувата или щавелево-уксусной кислоты, то синтез глюкозы из этой аминокислоты возможен. Щавелево-уксусная кислота является главным посредником (метаболитом) глюконеогене- за, а пируват легко трансформируется в щавелево-уксусную кислоту под влиянием пируваткарбоксилазы.

[1]

Поскольку ацетил-КоА и другие метаболиты окисления «четных» жирных кислот не могут быть трансформированы в щавелево-уксусную кислоту или другие метаболиты глюконео- генеза, поэтому невозможен синтез глюкозы из жирных кислот. Однако синтез глюкозы в печени и почках возможен из глицерина, который является хорошим субстратом для глюконеогенеза. В этом случае глицерин переходит в диоксиацетонфосфат, который является компонентом гликолитической цепи; за счет прохождения реакций в обратном направлении он трансформируется в глюкозо-6-фосфат, вовлекаемый в синтез глюкозы.

Читайте так же:  Сколько хранится креатин после вскрытия

Процесс гликолиза должен быть взаимосвязан с глюконео- генезом.

Поэтому при активном гликолизе глюконеогенез должен быть ингибирован, и напротив, при активном глюконеогенезе гликолиз ингибируется.

Метаболический путь глюконеогенеза находится в равновесии с распадом молочной кислоты. Гормональный контроль глюконеогенеза осуществляется в первую очередь за счет глюкагона и инсулина. В частности, глюкагон активирует аденилатцикла- зу, чтобы продуцировать цАМФ с последующей активацией протеинкиназы, пируваткиназы. Высокое глюкагон:инсулиновое отношение в крови животного повышает активность ферментов глюконеогенеза и снижает способность гликолиза в печени.

Обмен безазотистого остатка аминокислот. Гликогенные и кетогенные аминокислоты. Синтез глюкозы из аминокислот. Синтез аминокислот из глюкозы

Трансметилированне. Метионин и S-аденозилметионин Синтез креатина, адреналина, фосфатидил.холинов, метилирование ДНК: представление о мегилировании чужеродных, в том числе лекарственных соединений.

Теграгидрофолиевая кислота и синтез одноуглеродных групп использование одноуглеродных

Групп производных тетрагидрофолиевой кислоты Метилирование гомоцистеина. Проявления недостаточности фолиевой кислоты. Антивитамины фолиевой кислоты. Механизм действия сульфаниламидных препаратов.

Обмен фенилаланина и тирозина в разных тканях Фенилкетонурия: биохимический дефект, проявления болезни, методы предупреждения (генетическая консультация), диагностика и лечение Алкаптонурия. Альбинизм. Нарушение синтеза дофамина при паркинсонизме.

Декарбоксилирование аминокислот. Биогенные амины, гистамин, серотонин, гаммааминомасляная

Кислота, катехоламины. Образование, функции Дезаминирование и гидроксилирование биогенных аминов.

Возрастная характеристика процессов переваривания и всасывания белков. Характеристика белковой диеты детей разного возраста. Белковая недостаточность. Квашиоркор Возрастная направленность использования аммиака в организме. Физиологическая протеинурия и креатинурия.

Распад нуклеиновых кислот. Нуклеазы пищеварительного тракта и тканей. Распад пуриновых нуклеотидов. Мочевая кислота

Представление о биосинтезе пуриновых нуклеотидов, начальные стадии биосинтеза (от рибозо-5-фосфата до 5-фосфорибозиламина). Инозиновая кислота как предшественник адениловой и гуаниловой кислот.

Видео (кликните для воспроизведения).

Представление о распаде и биосинтезе пиримидиновых нуклеотидов. Регуляция биосинтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов.

Параграф 67. 1. Гликогенные аминокислоты

Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна.
Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
Курсив не зубрить.

Замечания можно присылать по почте: [email protected]
https://vk.com/bch_5

Параграф учебника по биохимии №67.1. –
«Гликогенные и кетогенные аминокислоты.

См. п.21, 33, 47, 64, 65, 66.

(См. п. 64 и 65).
Из большинства АК может синтезироваться глюкоза.
Такие АК называются глико/генными.

Синтез глюкозы из аминокислот нужен
при отсутствии других источников глюкозы
(то есть при отсутствии углеводной пищи более чем 12 ч,
когда растрачены и глюкоза предыдущего приема пищи,
и расщеплен гликоген печени).

Способность организма синтезировать глюкозу из аминокислот
позволяет ему не умирать после 12 ч голодания.
Синтез глюкозы называется глюко/нео/генезом (ГНГ).

Основным исходным субстратом («сырьем», материалом) для ГНГ
является оксалоацетат (ОА).
(Все промежуточные метаболиты ГНГ от ОА до глюкозы
тоже можно считать субстратами ГНГ).

Все вещества, из которых можно получить ОА,
могут превратиться в глюкозу
(являются гликогенными)
и могут считаться субстратами ГНГ
(как уже говорилось, основные субстраты ГНГ – это АК).

Аминокислоты превращаются в оксалоацетат по-разному,
но в основном с помощью ЦТК.

Это одна из причин,
по которым ЦТК должен хорошо работать;
для хорошей работы ЦТК нужны 5 витаминов,
отсутствие алкоголя,
качественные ферменты ЦТК.

В п. 64, 65 и 66 рассказано, что аспартат превращается в оксалоацетат:


а) при пере/аминировании (см. № 64 и 65; нужен В6) и
б) через фумарат:
в цикле мочевины (п.66) Аспартат превращается в фумарат,
ферменты ЦТК превращают фумарат сначала в малат, а затем в оксалоацетат.

Аспарагин превращается сначала в Аспартат
(путем гидролиза, подобно гидролизу Глутамина: см. п. 66),
а затем все как у Аспартата.

Шесть аминокислот превращаются в пируват
(Ала (см. п. 64), Цис, Сер, Гли (через Сер), Тре, Три),
а затем пируват превращается в оксалоацетат
в результате реакции с участием витамина Н = биотина
(карбокси/лирование пирувата
под действием фермента пируват/карбоксилазы – п.33).

Аланин превращается в пируват
в результате пере/аминирования
с участием В6 в составе ПФ.

При авитаминозе биотина и В6
названные АК не могут быть источником глюкозы
и спасать организм при голодании от гипогликемии:
наличие в организме витаминов помогает пережить голодание,
а при дефиците витаминов
организм хуже переносит голодание,
больше риск «голодного обморока» и т.д.,
сложнее поддерживать гликемию.

Остальные аминокислоты превращаются в метаболиты ЦТК
(в фумарат, сукцинилКоА, кетоглутарат),
затем ферменты ЦТК превращают эти метаболиты в оксалоацетат.

К этим аминокислотам относятся все, кроме уже перечисленных,
а также кроме лизина и лейцина (на букву «л», см. далее о кетогенных АК).

Глюкоза не содержит атомы азота,
поэтому от всех АК при превращении в глюкозу
отщепляются азотсодержащие группы
(в т.ч. происходит дез/аминирование)
и говорят, что глюкоза синтезируется
из углеродных скелетов аминокислот,
которые считаются продуктами катаболизма аминокислот.

2 аминокислоты из 20 белковых (лизин и лейцин) не являются гликогенными.

Они превращаются в метаболит ЦТК ацетилКоА,
который в ЦТК превращается в 2 молекулы СО2,
которые выдыхаются
и для синтеза глюкозы не могут использоваться.

Из ацетилКоА могут синтезироваться кетоновые тела,
поэтому название 2-х не гликогенных аминокислот – кетогенные.

(Кетоновое тело кетобутират может образовываться из кетогенных аминокислот
до того как образуется ацетилКоА).

Есть аминокислоты (4 шт.),
одна часть которых при катаболизме превращается в ацетилКоА,
а другая часть – в другой метаболит ЦТК.

Часть аминокислоты, которая превращается в ацетилКоА,
является кетогенной частью,
а часть, которая превращается в другой метаболит
и поэтому может превратиться в глюкозу,
называется гликогенной.

Читайте так же:  Когда пить креатин до или после тренировки

Такие аминокислоты называют глико/кето/генными или смешанными.

К смешанным относятся изолейцин и 3 ароматических:
тирозин, фенилаланин и триптофан.

Гликогенные, кетогенные и смешанные аминокислоты –
это три группы аминокислот,
на которые аминокислоты делят
в зависимости от «судьбы» их углеродного скелета.

Глюкозу можно получать из 14 гликогенных и 4 смешанных АК,
то есть из 18 аминокислот (это большинство аминокислот).

Кетоновые тела могут образовываться
из 2 кетогенных
и из 4 смешанных,
то есть из шести АК.

Это имеет такое значение:
основным источником ацетилКоА
при синтезе кетоновых тел
является катаболизм жира,
поэтому при сахарном диабете
рекомендована безжировая диета (с низким содержанием жира),
но безжировая диета снижает риск накопления кетоновых тел
и развития кетоацидотической комы,
но не является гарантией того,
что избыток кетоновых тел не появится,
т.к. кетоновые тела могут образовываться из АК
(из шести АК из 20-ти белковых).
Да и жир есть в самом организме и его катаболизм
может приводить к образованию кетоновых тел.

Основной защитой от накопления кетоновых тел является поддержание [инсулина] в крови.
О возможности превращении гликогенных аминокислот в кетоновые тела (КТ):
КТ синтезируются из ацетилКоА,
гликогенные АК могут превращаться в ацетилКоА;
если не «возражают»гормоны,
то из гликогенных АК могут синтезироваться кетоновые тела.

Таблица.
«В какие м е т а б о л и т ы Ц Т К превращаются АК (первично)».
Пока она в отдельном файле.
Но надо добавить её сюда.

Образование сукцинилКоА из указанных аминокислот
происходит при участии В12 (в форме 5/дезокси/аденозил/кобаламин).

Текстовый вариант таблицы:

аминокислоты на «л» (лейцин и лизин)
превращаются только в ацетилКоА,
поэтому не могут превращаться в глюкозу
(не являются гликогенными),
но могут превращаться в кетоновые тела
(в первую очередь в первое – кетобутират).

4 АК (изолейцин, Фен, Тир, Три)
при катаболизме превращаются в два метаболита ЦТК
(их углеродные скелеты распадаются на две части):
в ацетилКоА
и в какой-нибудь другой метаболит
(Иле – в С.КоА,
Фен и Тир – в фумарат,
Три – в пируват).

Часть скелета, которая превратилась в ацетилКоА,
является кетогенной,
а другая часть скелета – глико/генной,
поэтому эти 4 АК называют глико/кето/генными или смешанными.

14 аминокислот превращаются в метаболиты,
отличные от ацетилКоА,
поэтому эти аминокислоты являются гликогенными.

Асп и АсН (через Асп) превращаются в фумарат
(в цикле мочевины)
и в оксалоацетат
(при пере/аминировании
под действием АсАТ с помощью ПФ и В6 в его составе).

Валин, метионин и треонин
превращаются в сукцинилКоА
(с помощью В12 в форме кофермента 5/дезокси/аденозил/кобаламин),
треонин может превращаться в пируват.

Глутамат, глН, пролин, аргинин и гистидин превращаются в кетоглутарат.

3-хуглеродные АК (аланин, цистеин и серин)
и глицин (через серин) превращаются в пируват.

К а т а б о л и з м А К в Ц Т К

приводит к превращению аминокислот (их углеродных скелетов)
в СО2 и образованию АТФ и тепла.
Происходит это при очень большой потребности организма в АТФ
(или при избытке аминокислот),
т.к. из аминокислот можно сделать много ценных веществ (белки и др.):
катаболизм АК в ЦТК подобен обогреву за счет сжигания ассигнаций.

[2]

Путь катаболизма аминокислот в ЦТК:
для превращения в СО2
аминокислоты должны превратиться в ацетилКоА,
который и превращается в ЦТК в 2 СО2.

Уже говорилось, что в ацетилКоА превращаются 2 кетогенные аминокислоты
и часть скелета 4-х смешанных аминокислот.

Остальные аминокислоты превращаются в оксалоацетат.
Оксалоацетат превращается в ацетилКоА так:

1) ОА превращается в ФЕП (п.33, учили как реакцию ГНГ),
2) ФЕП превращается в пируват (учили как реакцию гликолиза),
3) пируват превращается в ацетилКоА под действием ПДГ-комплекса.

Т.о., в ацетилКоА могут превращаться
и гликогенные АК,
и кетогенные.

Разница при этом в том, что
превращение гликогенных в ацетилКоА происходит через оксалоацетат,
который может превращаться
и в ацетилКоА,
и в глюкозу,
а кетогенные не могут превращаться в ОА и в глюкозу.

Тут надо добавить таблицу.
Но пока она в отдельном файле.

«3 группы АК в зависимости от «судьбы» их углеродных скелетов».

Глюконеогенез

Глюконеогенез – синтез углеводов из неуглеводных предшественников (гликогенных аминокислот, глицерола, лактата, пропионовой кислоты). Глюконеогенез протекает в цитозоле клеток печени и почек,хотя некоторые предшественники образуются в митохондриях. Глюконеогенез необходим для синтеза глюкозы, которая является источником энергии, особенно для нервной ткани и эритроцитов. При голодании более 1 суток, за счет глюконеогенеза поддерживается базальный уровень глюкозы в крови и обеспечивается промежуточными продуктами ЦТК. При интенсивной физической работе синтез глюкозы происходит из лактатаи глицерола, при голодании – из глицерола, образующегося при распаде жирови аминокислот, поступающих при катаболизме белков мышц.

Большинство стадий глюконеогенеза представляет собой обращение реакций гликолиза. Только три реакции гликолиза (гексокиназная, фосфофруктокиназная и пируваткиназная) необратимы, поэтому в процессе глюконеогенеза на трех этапах используются другие ферменты.

При интенсивной мышечной работе образуется лактат, который током крови поступает в печень. В цитозоле под действием лактатдегидрогеназы лактат окисляется в пируват, который поступает в митохондрии.

Синтез фосфоенолпирувата из пирувата происходит в несколько этапов. Вначале пируват при участии пируваткарбоксилазы, СО2 и АТФ карбоксилируется с образованием ЩУК.

Для транспорта из митохондрий в цитозоль ЩУК восстанавливается в малат с участием фермента НАД-зависимой малатдегидрогеназы.

[3]

В цитозоле происходит обратный процесс окисления малата в ЩУК под действием цитозольной малатдегидрогеназы с коферментом НАД + .

Затем ЩУК в результате декарбоксилирования и фосфорилирования под влиянием фермента фосфоенолпируваткарбоксикиназыпревращается в фосфоенолпируват. Донором фосфатного остатка служит ГТФ.

Фосфоенолпируват в результате ряда обратимых реакций гликолиза превращается во фруктозо-1,6-бисфосфат. Превращение фруктозо-1,6-бисфосфата во фруктозо-6-фосфат катализируется специфической фосфатазой фруктозо-1,6-бисфосфатазой.

В последующей обратимой стадии биосинтеза глюкозы фруктозо-6-фосфат превращается в глюкозо-6-фосфат, который дефосфорилируется под влиянием фермента глюкозо-6-фосфатазы.

Читайте так же:  Общие пути катаболизма аминокислот

В организме существует взаимосвязь гликолиза и глюконеогенеза. Основным субстратом для глюконеогенза является лактат, образованный активной скелетной мышцей. Плазматическая мембрана обладает высокой проницаемостью для лактата. Поступив в кровь, лактат переносится в печень, где в цитозоле окисляется в пируват. Пируват затем превращается в глюкозу по пути глюконеогенеза. Глюкоза поступает далее в кровь и поглощается скелетными мышцами. Эти превращения составляют цикл Кори.

Дата добавления: 2015-06-12 ; просмотров: 1925 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

СИНТЕЗ ГЛЮКОЗЫ В ПЕЧЕНИ (ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ)

Глюконеогенез — это процесс синтеза глюкозы из веществ неуглеводной природы. У млекопитающих эту функцию выполняет в основном печень, в меньшей мере — почки и клетки слизистой кишечника. Главными суб­стратами глюконеогенеза являютсяпируват, лактат, глицерин, аминокислоты (рис.10).

Глюконеогенез обеспечивает потребности орга­низма в глюкозе в тех случаях, когда диета содержит недостаточное количество углеводов (физическая нагрузка, голодание). Постоянное поступление глюкозы особенно необходимо для нервной системы и эри­троцитов. При понижении концентрации глюкозы в крови ниже определенного критического уровня нарушается функционирование мозга; при тяжелой гипогликемии возникает коматозное состояние и мо­жет наступить летальный исход.

Запасов гликогена в организме достаточно для удовлетворения потребностей в глюкозе в период между приемами пищи. При углеводном или полном голодании, а также в условиях длительной физической работы концентрация глюкозы в крови поддерживается за счет глюконеогенеза. В этот процесс могут быть вовлечены вещества, которые способны превратиться в пируват или любой другой метаболит глюконеогенеза. На рисунке показаны пункты включения первичных субстратов в глюконеогенез:

Глюкоза необходи­ма для жировой ткани как источник глицерола, входящего в состав глицеридов; она играет существенную роль в поддержании эффек­тивных концентраций метаболитов цикла лимон­ной кислоты во многих тканях. Даже в условиях, когда большая часть потребностей организма в калориях обеспечивается за счет жира, всегда сохраняется определенная потребность в глю­козе. Кроме того, глюкоза служит единственным ви­дом топлива для работы скелетной мышцы в анаэробных условиях. Она является предшествен­ником молочного сахара (лактозы) в молочных же­лезах и активно потребляется плодом в период раз­вития. Механизм глю­конеогенеза используется для удаления из крови продуктов тканевого метаболизма, например лактата, образующегося в мышцах и эритроцитах, глицерола, непрерывно образующегося в жировой ткани

Включение различных субстратов в глюконео­генез зависит от физиологического состояния орга­низма. Лактат является продуктом анаэробного гликоли­за в эритроцитах и работающих мышцах. Глицерин высвобождается при гидролизе жиров в жировой ткани в постабсорбтивный период или при физической нагрузке. Аминокислоты образуются в результате распада мышечных белков.

Рисунок 11. Глюконеогенез. Ферменты: 1- пируваткарбоксилаза, 2- фосфоенолпируваткарбоксикиназа, 3- фосфатаза фру-1,6-дифосфата, 4- глюкозо-6-фосфатаза.

Семь реакций гликолиза легко обратимы и используются в глюконеогенезе. Но три киназные реакции необратимы и должны шунтироваться (рис. 12). Так, фруктозо-1,6-дифосфат и глюкозо-6-фосфат дефосфорилируются специфическими фосфатазами, а пируват фосфорилируется до образования фосфоенолпирувата посредством двух промежуточных стадий через оксалоацетат. Образование оксалоацетата катализируется пируваткарбоксилазой. Этот фермент содержит в качестве кофермента биотин. Оксалоацетат образуется в митохондриях, транспортируется в цитозоль и включается в глюконеогенез. Следует обратить внимание на то, что каждая из необратимых реакций гликолиза вместе с соответствующей ей необратимой реакцией глюконеогенеза составляют цикл, называемый субстратным:

Таких циклов существует три — соответственно трем необратимым реакциям. Эти циклы служат точками приложения регуляторных механизмов, в результате чего изменяется поток метаболитов либо по пути распада глюкозы, либо по пути ее синтеза.

Направление реакцийпервого субстратного цик­ла регулируется главным образом концентрацией глюкозы. При пищеварении концентрация глюко­зы в крови повышается. Актив­ность глюкокиназы в этих условиях максимальна. Вследствие этого ускоряется гликолитическая реак­цияглюкоза ® глюкозо-6-фосфат. Кроме того, инсу­лин индуцирует синтез глюкокиназы и ускоряет тем самым фосфорилирование глюкозы. Поскольку глюкокиназа печени не ингибируется глюкозо-6-фосфатом (в отличие от гексокиназы мышц), то основная часть глюкозо-6-фосфата направляется по гликолитическому пути.

Превращение глюкозо-6-фосфата в глюкозу катализируется другой специфической фосфатазой—глюкозо-6-фосфатазой. Она присутствует в пе­чени и почках, но отсутствует в мышцах и жировой ткани. Наличие этого фермента позволяет ткани по­ставлять глюкозу в кровь.

Распад гликогена с образованием глюкозо-1-фосфата осуществляется фосфорилазой. Синтез гликогена идет по совершенно другому пути, через образование уридиндифосфатглюкозы, и катализи­руетсягликогенсинтазой.

Второй субстратный цик­л: превращение фруктозо-1,6-бисфосфата во фруктозо-6-фосфат, катализи­руется специфическим ферментомфруктозо-1,6-бисфосфатазой. Этот фермент имеется в печени и почках, он был также обнаружен в поперечнополосатых мышцах.

Направление реакцийвторого субстратного цик­ла зависит от активности фосфофруктокиназы и фосфатазы фруктозо-1,6-бисфосфата. Активность этих ферментов зависит от концентрации фруктозо-2,6-бисфосфата.

Фруктозо-2,6-бисфосфат образуется путем фосфорилирования фруктозо-6-фосфата при участии би­функционального фермента (БИФ), который ка­тализирует также и обратную реакцию.

Киназная активность проявляется, когда бифунк­циональный фермент находится в дефосфорилированной форме (БИФ-ОН). Дефосфорилированная форма БИФ характерна для абсорбтивного периода, когда инсулин-глюкагоновый индекс высокий.

При низком инсулин-глюкагоновом индексе, ха­рактерном для периода длительного голодания, происходят фосфорилирование БИФ и проявление его фосфатазной активности, результатом чего яв­ляются снижение количества фруктозо-2,6-бисфосфата, замедление гликолиза и переключение на глюконеогенез.

Киназная и фосфатазная реакции катализируют­ся разными активными центрами БИФ, но в каждом из двух состояний фермента — фосфорилиро-ванном и дефосфорилированном — один из актив­ных центров ингибирован.

Видео (кликните для воспроизведения).

Дата добавления: 2015-09-18 ; просмотров: 2214 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источники


  1. Гурвич, М.М. Диетология + диетические столы / М.М. Гурвич. — М.: Эксмо, 2015. — 592 c.

  2. Морейнис, И. Я. Гигиена питания / И.Я. Морейнис. — М.: Государственное издательство медицинской литературы, 2000. — 420 c.

  3. Лысов, П. К. Анатомия человека (с основами спортивной морфологии). Учебник. В 2 томах. Том 1 / П.К. Лысов, М.Р. Сапин. — М.: Academia, 2015. — 240 c.
Синтез глюкозы из аминокислот
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here