Синтез креатина и креатинина

Важная и проверенная информация на тему: "синтез креатина и креатинина" от профессионалов для спортсменов и новичков.

19.3.3. Креатин и креатинин

В мышечной ткани одним из активных высокоэнергетических соединений служит креатинфосфат. Предшественником креатинфосфата является креатин, в составе которого остаток глицина и гуанидиновая группа.

Превращение креатина в креатинфосфат катализируется креатинфосфо- киназой, которая переносит остаток фосфорной кислоты с АТФ на креатин. Реакция легко обратима. Продуктом гидролиза этих соединений является креатинин, который придает горький вкус мясному продукту.

Таким образом, креатинфосфат и АТФ используются в мышцах в качестве высокоэнергетических соединений. Однако их участие в механизме сокращения разное. Так, например, АТФ используется как в механизме сокращения мышечных волокон, так и в их расслаблении. Тогда как креатинфосфат необходим для восстановления АТФ путем фосфорилирования АДФ. Именно этим можно объяснить то, что в покоящейся мышце содержание креатинфосфата в 3. 8 раз больше, чем содержание АТФ.

Однако при интенсивной работе концентрация АТФ в мышцах понижается и для его восстановления на начальных этапах используется креатинфосфат, обеспечивающий наиболее быстрый путь генерации АТФ. Затем могут включаться и другие механизмы, в частности анаэробные процессы (гликогенолиз, гликолиз, окислительное фосфорилирование). Креатинфосфат является макроэргическим фосфорным эфиром креатина и служит основной формой накопления энергии в мышцах.

Синтез креатинфосфата сопряжен с синтезом аргинина, лимитирующей стадией которого служит образование карбамоилфосфата. Этот процесс обычно называют орнитиновый цикл (рис. 19.2). Продуктом цикла является мочевина. Наиболее активно процесс протекает в печени. Однако в мышцах основные стадии процесса способствуют синтезу не только аргинина, но и дальнейшему переносу гуанидиновой группы аргинина на глицин, с последующим синтезом креатина и креатинфосфата. Таким образом, основные стадии орнитинового цикла являются и начальными стадиями синтеза креатинфосфата.

Наибольшее значение в синтезе карбамоилфосфата имеет реакция, катализируемая карбамоилфосфатсинтетазой (1), которая является лимитирующей в процессах синтеза мочевины и креатинфосфата (см. рис. 19.2). Карбамоилфосфат в основном синтезируется в митохондриях. Процессы синтеза мочевины и креатина сопряжены с образованием аргинина в орнитиновом цикле, который начинается с переноса карбамоильной

Рис. 19.2. Реакции синтеза мочевины и крсатинфосфата (1 — карбамоилфосфат- синтетаза, 2 — орнитинкарбамоилтрансфераза, 3 — аргининосукцинатсинтстаза, 4 — аргининосукцинатлиаза, 5 — аргиназа, 6 — глицин-амидинотрансфераза,

7 — гунидинацетат-мстилтрансфсраза, 8 — крсатинкиназа, 9 — фумаратгидрата- за, 10 — малатдегидрогеназа, 11 — аспартатаминотрансфераза) группы с карбамоилфосфата на орнитин, в результате образуется цитрул- лин. Реакция катализируется орнитинкарбамоилтрансферазой (2).

Затем в реакции с цитруллином участвует аспарагиновая кислота, аминогруппа которой конденсируется с его карбамоильной группой. Реакция протекает в присутствии АТФ и катализируется аргининосукцинатсин- тетазой (3). В результате реакции образуется аргининосукцинат, который под действием аргининосукцинатлиазы (4) обратимо расщепляется на аргинин и фумаровую кислоту. Последняя служит промежуточным субстратом ферментов цикла трикарбоновых кислот.

В случае активности аргиназы (5) аргинин расщепляется на орнитин и мочевину. При этом орнитин может вновь участвовать в циклическом процессе. Кроме того, гуанидиновая группа с аргинина может быть перенесена на глицин с помощью глицин-амидинотрансферазы (6). В результате образуется гуанидинуксусная кислота, которая подвергается метилированию при участии гунидинацетат-метилтрансферазы (7), с образованием креатина. В реакции участвует Б-аденозил-Ь-метионин. Образовавшийся креатин подвергается фосфорилированию креатинкиназой (8), которая переносит остаток фосфорной кислоты с АТФ на креатин.

Таким образом, процесс завершается образованием креатинфосфа- та, который используется в дальнейшем в мышцах в качестве основного энергетического соединения в механизмах сокращения.

В энергетических процессах, протекающих в мышцах, креатинфосфат донирует остаток фосфорной кислоты на АДФ, реализуя обратимое действие фермента. В результате происходит синтез АТФ, который впоследствии участвует в сокращении и расслаблении мышечных волокон.

Величина стандартной свободной энергии гидролиза высокоэнергетической связи в креатинфосфате примерно в 1,5 раза выше, чем в АТФ и равна -43,1 кДж • моль’ 1 . Содержание креатина и креатинфосфата в мышцах составляет 0,20. 0,55 %.

Продуктом гидролиза креатина и креатинфосфата служит креатинин, который образуется при отщеплении молекулы воды от креатина или фосфорной кислоты от креатинфосфата неферментативным путем.

Параграф 69. 2. Обмен и роль креатина

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 69.2.
Обмен и роль креатина.
Медицинское значение креатинкиназы и креатинина.

См. таблицу к этому параграфу в файле «69.2. таблица»

[2]

69.2.1. Ф у н к ц и я к р е а т и н а .
(в таблице – столбик 3)
Креатин нужен в мышцах
для того, чтоб при наличии в мышцах АТФ (при покое и сытости)
от АТФ к креатину переносился фосфат;
при этом АТФ превращается в АДФ,
а креатин превращается в креатин/фосфат – КФ.

Когда мышца работает, то АТФ расщепляется на АДФ и фосфат;
уменьшение количества АТФ в мышце приводит в неспособности мышцы к дальнейшей работе.

Образование новых молекул АТФ из АДФ
в первые мгновения происходит за счет (обратного) переноса фосфата
от креатинфосфата на АДФ
(при этом фосфат отщепляется от креатина).
В результате АДФ превращается в АТФ,
а креатин/фосфат превращается в креатин.

Таким образом, КФ позволяет восполнить запасы АТФ в работающей мышце
и тем самым КФ продлевает способность мышцы работать.

Можно сказать, что КФ является формой хранения фосфата.
Превращение креатина в КФ
и (обратно) КФ – в креатин (обратимая реакция)
катализируется ферментом креатин/киназой (КК).

[3]

69.2.2. Диагностическое значение креатинкиназы.

КК имеет диагностическое значение. –
КК находится в основном в мышцах,
поэтому повышение активности КК в плазме
указывает на повреждение мышц – скелетных или сердечной (при инфаркте).
См. п.8.

69.2.3. Место КФ среди источников энергии для мышц.
Чем больше запасы КФ в мышце,
тем больше работоспособность мышцы (при прочих равных условиях).

[КФ] расходуется в течение нескольких секунд.
После этого запасы АТФ в мышце восполняются:
за счет анаэробного гликолиза,
затем за счёт аэробного гликолиза
и (если кислорода достаточно) за счет окисления жирных кислот – п.32 и 45.

Читайте так же:  Как работает л карнитин

Концентрация креатинфосфата в мышцах
зависит от тренированности организма
и от наличия условий для синтеза креатина.

Условия для синтеза креатина –

1) здоровые почки и печень,
так как именно в этих органах происходит синтез креатина,
2) наличие «сырья» для синтеза креатина
(аминокислот глицина, аргинина и метионина),
3) наличие ферментов синтеза креатина
(зависит от качества генов, кодирующих эти ферменты,
от наличия аминокислот для синтеза ферментов).

69.2.4. С и н т е з к р е а т и н а –
это две реакции:
первая происходит в почках,
а вторая – в печени.
См. формулы в файле 69.2. таблица.

Краткое описание синтеза креатина:
на атом азота глицина происходит перенос двух групп –
сначала от аргинина, а затем– от S.A.M. (см. п.68.2).

Подробное описание синтеза креатина:
в первую реакцию вступают глицин и аргинин,
в результате чего аргинин превращается в орнитин,
а глицин – в гуанидинацетат.

При реакции происходит перенос группы
от аргинина на глицин
(это та же группа, которая отщепляется в цикле мочевины,
она называется – «амидиновая»).

Вторая реакция синтеза креатина –
гуанидинацетат вступает в реакцию с S.A.M,
в результате чего гуанидинацетат превращается в креатин,
а S.A.M. – в S-аденозил/гомоцистеин.

При реакции происходит перенос метильной (-СH3) группы
от S.A.M. на гуанидинацетат.

(Восполнение количества S.A.M. происходит при наличии фолата и В12 – п.68.1).

КреатинИН (не путать с креатином).

От КФ фосфат может
не только переноситься на АДФ (реакция 3),
но и «просто» отщепляться.

При переносе фосфата на АДФ от КФ переносится -Н2РО3,
поэтому из КФ образуется креатин,
способный снова превратиться в КФ,
пригодный для повторного использования в синтезе КФ (реакция 3).

При отщеплении фосфата от КФ отщепляется Н3РО4 –
при этом вместе с атомами -Н2РО3 фосфатной группы
отщепляются ОН атомы карбоксильной группы (-СООН)
(подчеркнуты на формулах).

Поэтому КФ превращается в вещество,
у которого меньше атомов, чем у креатина (кретин без ОН атомов).
Между атомом азота, от которого отщепилась фосфатная группа,
и атомом углерода, от которого отщепились ОН атомы,
образуется связь,
в результате чего образуется циклическое соединение;
называется этот продукт реакции отщепления фосфата – креатинИН.

Креатинин не используется организмом
(не подвергается в организме метаболизму).

Из мышц креатинин поступает в кровь,
из крови креатинин поступает в мочу благодаря фильтрации почками.

Снижение скорости фильтрации крови почками
приводит к повышению концентрации креатинина в крови
и снижению концентрации креатинина в моче.

Поэтому повышение концентрации кретинина в крови:
указывает на почечную недостаточность.

В этом – диагностическое значение креатинина;
определение концентрации креатинина в крови –
важный тест для оценки функции почек.

Используется также определение
клиренса по креатинину.
Слово «клиренс» означает «очищение».

Клиренс по креатинину – это оценка очищающей способности почек
по количеству кретинина в крови и в моче.

Чем лучше работают почки
(чем лучше почки очищают кровь – чем больше клиренс),

[1]

тем больше креатинина поступает из крови в мочу –
тем больше креатинина в моче и меньше креатинина в крови,

тем больше величина дроби «креатинин в моче» / «креатинин в крови».

КРЕАТИН (син.: метилгликоциамин, гуанидин-метилглицин) — метилгуанидинуксусная кислота, является одним из важных компонентов азотистого обмена в организме; накапливаясь в тканях в виде высокоэргического фосфорилированного производного — креатинфосфата, К. участвует также в энергетическом обмене. К. выполняет регуляторную роль во многих биохим, процессах: стимулирует биосинтез белков (креатин-киназы, актина и тяжелых цепей миозина), активирует процесс дыхания и окислительного фосфорилирования в митохондриях.

Процессы, идущие в клетке с потреблением энергии,— сокращение мышц, активный транспорт ионов в нервной ткани —сопровождаются расщеплением значительных количеств креатинфосфата и накоплением К. при постоянном уровне или небольших изменениях концентрации АТФ.

В медицине определение содержания К. и его производного — креатинина в крови и моче служит для диагностики целого ряда заболеваний.

К. содержится в различных тканях человека, позвоночных и некоторых видов беспозвоночных животных. Впервые он обнаружен франц. ученым Шеврелем (М. E. Chevreul) в 1835 г. в экстракте из скелетных мышц.

Мол. вес (масса) К. 131,14. К. образует кристаллы с присоединением одной молекулы воды, имеющие вид моноклинических призм (мол. вес 149,16). Относительно плохо растворим в воде (1,35 г в 100 г воды при 18°), нерастворим в эфире, очень плохо растворим в спирте (0,0063 г в 100 г холодного этанола).

В сильно кислой среде К. теряет частицу воды и переходит в креатинин путем замыкания связи между NH2— и COOH-группами.

Это свойство К. положено в основу одного из методов его количественного определения.

Креатинин (1 -метилгликоциамидин) является одним из конечных продуктов белкового обмена у позвоночных животных и человека и постоянно присутствует в моче. Количество выделяемого человеком в сутки креатинина равно в среднем 0,6—2 г и зависит от степени развития мускулатуры и содержания в ней креатинфосфата. Отношение количества креатинина (в мг), выделяемого человеком за сутки, к весу тела (в кг) носит название креатининового коэффициента. Обычно креатининовый коэффициент колеблется у мужчин в пределах 20— 30, у женщин — 10—25.

В моче наряду с креатинином обнаруживается и К. У взрослых здоровых людей содержание К. в моче очень невелико (0,05—0,25 г в суточном объеме мочи). Выделение значительных количеств К. с мочой носит название креатинурии и наблюдается при различных патол, состояниях, а также у детей в норме (см. Креатинурия).

В скелетной мускулатуре человека и позвоночных животных общее количество К. составляет (в мг%) 250—550; в сердечной мышце —150— 300; в гладких мышцах —50—100; в ткани мозга — 100—150. В органах, где синтезируется К., — почках, печени, поджелудочной железе — содержание К. весьма низко (10—40 мг%). В небольших концентрациях (1 —1,5 мг%) К. обнаруживается в плазме крови человека и животных (см. Креатинемия).

В организме животных и человека К. синтезируется из трех аминокислот: аргинина (см.), глицина (см.) и метионина (см.). Синтез К. происходит в два этапа. Первый этап синтеза — образование гуанидинуксусной к-ты путем переноса амидиновой группы с аргинина на глицин — происходит в почках и поджелудочной железе при участии фермента L-аргинин: глицин — амидинотрансферазы (КФ 2.6.2.1). Активность этого фермента в поджелудочной железе в 5 раз больше, чем в почках.

Читайте так же:  Шампунь с протеинами пшеницы

Второй этап синтеза К.— реакция метилирования гуанидинуксусной к-ты при участии активированной формы метионина (S-аденозилметио-нина) происходит в печени и поджелудочной железе. Эту реакцию катализирует фермент гуанидинацетат-метилтрансфераза (КФ 2.1.1.2).

Считают, что из печени и поджелудочной железы К. с током крови поступает в различные органы и ткани (в скелетные и сердечную мышцы, мозг и нервную ткань).

Пути ферментативного расщепления К. в тканях позвоночных животных и человека неизвестны. Около 2% общего содержания К. в организме ежедневно неферментативно превращается в креатинин, который выделяется с мочой.

В мышечной и мозговой тканях при участии фермента креатинкиназы (см.) К. вступает в реакцию трансфосфорилирования с АТФ, превращаясь при этом в креатинфосфат. Это единственный известный путь образования креатинфосфата.

Креатинфосфат был описан в 1927 г. Эгглтоном (P. Eggleton) и Эгглтон (Q. P. Eggleton), Фиском (С. H. Fiske) и Саббароу (Y. Subbarow). В 1929 г. Фиск и Саббароу установили, что это соединение состоит из К. и фосфорной к-ты в молярном отношении 1:1.

Креатинфосфат относится к классу фосфагенов (см.) — высокоэргических фосфорилированные производных, играющих роль аккумуляторов энергии в клетке. При физиол, условиях величина свободной энергии гидролиза фосфоамидиновой связи креатинфосфата равна 10,3— 10,8 ккал/моль. Креатинфосфат наряду с К. и креатинкиназой обнаружен почти во всех органах и тканях позвоночных животных и человека и некоторых видов беспозвоночных животных (иглокожие, хордовые). Наибольшее количество креатинфосфата обнаруживается в скелетных мышцах. Еще в 1922 г. А. В. Палладиным было высказано предположение о важной роли К. в химизме мышечной деятельности. А. В. Палладиным и его сотр. было показано, что при тренировке, вызывающей повышение работоспособности мышц, последние всегда обогащаются К. и креатин-фосфатом. При ослаблении функции мышц содержание креатинфосфата уменьшается.

Установлено, что креатинфосфат регулирует гликолиз (см.), ингибируя фосфофруктокиназу, пируваткиназу и активируя глюкозо-1,6-дифосфатазу. См. также Азотистый обмен.

Методы определения креатина в биологических жидкостях. К. определяют после предварительного перевода в креатинин при нагревании исследуемого образца с минеральной к-той. Креатинин в крови и моче определяют по методу Фолина—Поппера, основанному на восстановлении креатинином в сильно щелочной среде пикриновой к-ты в пикрамовую к-ту, имеющую краснооранжевый цвет (см. Яффе реакция).

Определение К. производят также по методу, основанному на образовании окрашенного соединения К. с диацетилом и альфа-нафтолом в щелочной среде. Определение концентрации окрашенного комплекса проводят колориметрически или спектрофотометрически при 540 нм.

Креатинфосфат определяют по креатинину или по фосфору. Первый метод состоит в разложении креатинфосфата на креатинин и фосфорную к-ту в присутствии молибденовокислого аммония в кислой среде и колориметрическом определении креатинина с пикриновой к-той. Второй метод основан на расщеплении креатинфосфата в кислой среде и последующем определении образовавшегося минерального фосфата с молибденовой к-той и эйконогеном.

Более чувствительным является спектрофотометрический метод определения К. с креатинкиназой и двумя сопряженными с ней ферментными системами — пируваткиназой и лактатдегидрогеназой (метод Танцера— Гильварга). Метод основан на том, что при добавлении к исследуемому образцу АТФ и креатинкиназы весь эндогенный К. превращается в креатинфосфат и образуется эквимолярное К. количество АДФ. Концентрация образовавшегося АДФ определяется в присутствии добавленных к образцу пируваткиназы, лактатдегидрогеназы и их субстратов спектрофотометрически по уменьшению поглощения восстановленного НАД-H2 при 340 нм.

Самым чувствительным методом определения К. в биол, жидкостях является флюориметрический метод, основанный на образовании в щелочной среде комплекса К. с нингидрином, имеющий максимум флюоресценции при 495 нм. Этим методом К. определяется в концентрации 1 • 10 -7 М. Гуанидин и некоторые его производные, которые обычно содержатся в моче, мешают определению К. Гуанидин эффективно удаляется из мочи при обработке ее анионообменными смолами.

Библиография: Мардашев С. Р. Биохимические проблемы медицины, с. 110, М., 1 975; П а л л а д и н А. В. Избранные труды, с. 109, Киев, 1975; ТодоровЙ. Клинические лабораторные исследования в педиатрии, пер. с болг., с. 169, 739, София, 1968; Clinical biochemistry, ed. by H.-Ch. Curtius a. M. Roth, v. 2, B.— N. Y., 1974.

I

один из конечных продуктов азотистого обмена у всех позвоночных животных и человека, выделяемых с мочой. В организме К. образуется из креатина (М-метилгуанидинуксусной кислоты, или метилгликоциамина), важного компонента азотистого обмена (Азотистый обмен). Определение содержания К. и креатина, биосинтетического предшественника креатинина, в крови и моче служит дополнительным диагностическим тестом при ряде заболеваний.

В клинико-диагностических лабораториях для определения К. в крови и моче используют различные количественные методы. Ряд наиболее употребляемых методов основаны на цветной реакции Яффе, которая заключается в восстановлении пикриновой кислоты. К. в сильно щелочной среде с образованием красно-оранжевой пикрамовой кислоты; интенсивность окраски определяют колориметрически. Используемые колориметрические методы определения К. различаются по способу осаждения белков из плазмы или сыворотки крови (например, осаждения фосфорно-вольфрамовой кислотой, пикриновой кислотой и др.). Наиболее специфичным считают определение К. в крови и моче унифицированным в нашей стране методом Поппера с применением цветной реакции Яффе, предусматривающем обработку материала пикриновой кислотой. В норме содержание К. в сыворотке крови у женщин, определенное этим методом, составляет 0,044—0,088 ммоль/л, или 44—88 мкмоль/л (0,5—1 мг/100 мл) и в сыворотке крови мужчин 0,044—0,1 ммоль/л, или 44—100 мкг/л; в суточном количестве мочи в норме содержание К., определенное методом Поппера, составляет 4,4—17,7 ммоль/сутки (0,5—2 г/сутки).

Содержание креатина определяют описанными выше колориметрическими методами после его перевода в К. при нагревании в присутствии соляной кислоты. Наиболее надежным и чувствительным является определение креатина в биологических жидкостях спектрофотометрическим методом с использованием креатинкиназы в сопряженных ферментных системах, а также метод, основанный на выявлении образующегося в щелочной среде комплекса креатина с нингидрином.

Читайте так же:  Жиросжигатель для живота и боков

Библиогр.: Комаров Ф.И., Коровкин Б.Ф. и Меньшиков В.В. Биохимические исследования в клинике, с. 68, Л., 1981; Руководство по клинической лабораторной диагностике, под ред. М.А. Бамриовой, ч. 3, с. 34, Киев, 1986; Уайт А. и др. Основы биохимии, пер. с англ., т. 2, 3, М., 1981.

II

ангидрид креатина, образующийся в организме в результате отщепления остатка фосфорной кислоты от креатинфосфата; один из конечных продуктов азотистого обмена; постоянная составная часть мочи.

Метаболизм серусодержащих аминокислот. Синтез креатина

Табл. 31.2(БХ) Врожденные ошибки метаболизма серусодержащих аминокислот

Название Дефектный фермент
Гомоцистинурия I Цистатионин-бета-синтаза
Гомоцистинурия II N5, N10-метилентетрагидрофолат-редуктаза
Гомоцистинурия III Низкая активность N5-метилентетрагидрофолят:
Гомоцистинурия IV гомоцистеин трансметилазы, обусловленная нарушением синтеза метилкобаламина.
Гиперметионинемия Метионин-аденозилтрансфераза
Цистатионинурия Цистатионаза
Сульфитурия Сульфитоксидаза
Цистиноз Нарушения функции лизосом
цистатионинурия , тирозинемия 3-Меркаптопируват-

Цистинурия ( цистин-лизинурия ). При этом наследуемом метаболическом заболевании экскреция цистина с мочой в 20-30 раз превышает норму. Значительно повышается также экскреция лизина , аргинина и орнитина . Цистинурию рассматривают как следствие нарушения процессов транспорта в почках . Значительное увеличение у пациентов с цистинурией экскреции с мочой наряду с цистином лизина, аргинина и орнитина позволяет предполагать, что нарушается процесс обратного всасывания всех этих четырех аминокислот, который, возможно, осуществляется в общем для них «участке» реабсорбции; поэтому вместо термина «цистинурия» в настоящее время предпочитают термин цистин-лизинурия.

Поскольку цистин слаборастворим, у больных цистинурией может происходить образованиецистиновых камней в почечных канальцах. Если такого осложнения не возникает, цистинурия протекает сравнительно доброкачественно и во многих случаях остается недиагностируемой.

В моче пациентов с цистинурией был также обнаружен смешанный дисульфид L-цистеина и L-гомоцистеина. Это соединение имеет несколько большую растворимость, чем цистин; в той мере, в какой оно образуется вместо цистина, уменьшается тенденция к образованию цистиновых камней.

Видео (кликните для воспроизведения).

Цистиноз (болезнь накопления цистина). При цистинозе, который также является наследственным заболеванием, происходит формирование кристаллов цистина во многих тканях и органах (особенно в ретикулоэндотелиальной системе). Обычно при этом заболеваний наблюдается общая аминоацидурия, т.е. повышение содержания в моче всех аминокислот. Серьезно нарушается и ряд других функций почек ; летальный исход обычно наступает в раннем возрасте при явлениях острой почечной недостаточности. Согласно полученным в последнее время данным, причиной болезни является нарушение функции лизосом .

Гомоцистинурия: общие сведения

Гомоцистинурии. Частота наследственных нарушений катаболизма метионина оценивается как 1 на 160000 новорожденных. Гомоцистин экскретируется с мочой (до 300 мг в сутки), в ряде случаев вместе с S-аденозилметионином.

Повышается содержание метионина в плазме. Причиной гомоцистинурии могут быть по крайней мере четыре метаболических нарушения ( Табл.31.2(БХ ) Врожденные ошибки метаболизма серусодержащих аминокислот).

При гомоцистинурии типа 1 клиническими симптомами являются тромбоз, остеопороз, смещение хрусталика глаза и, часто, умственная отсталость. Известны две формы заболевания: витамин B6 -чувствительная и витамин B6-нечувствительная. Диета с низким содержанием метионина и высоким содержанием цистина может предотвратить патологические изменения, если она соблюдается с раннего возраста. Другие типы цистинурии связаны с нарушениями в цикле реметилирования.

Метаболизм серусодержащих аминокислот. Синтез креатина

Метионин – это незаменимая аминокислота, которая является основным донором метильных групп в реакциях метилирования.

Активная форма – S-аденозилметионин (SAM), реакция образования которого показана ниже:

S-Аденозилметионин + ФФн + Фн.®Мет + АТФ

SAM участвует в реакциях метилирования при синтезе: холина, креатина, адреналина, меланина, нуклеотидов, растительных алкалоидов. После переноса СН3 -группы SAM превращается в S-аденозилгомоцистеин, который в результате последовательности реакций восстанавливается до метионина:

Этот циклический процесс не может функционировать без постоянного поступления Мет, т.к. Мет расходуется в реакциях катаболизма.

Мет как донор метильных груп принимает участие в синтезе креатина.

Креатин – основной субстрат для образования креатинфосфата в мышцах и нервной ткани. Синтез креатина происходит последовательно в почках и печени (некоторая часть его может синтезироваться в поджелудочной железе).

Выделяют две стадии синтеза:

1 Происходит в почках:

Орнитин + Гликоциамин.® Арг + Глн

Фермент — глицинамидинотрансфераза (трансами–наза).

2 Происходит в печени после транспорта из почек гликоциамина:

Далее креатин фосфорилируется с образованием макроэргического фосфата — креатинфосфата, который является формой депонирования энергии в мышцах и нервной системе. Фермент, катализирующий эту реак–цию, — креатинфосфокиназа (КФК):

Креатин + АТФ Креатин–ф + АДФ

креатинин с мочой.

Цис — это заменимая аминокислота, основная роль которой состоит в следующем:

1) принимает участие в стабилизации структуры белков и пептидов — образует дисульфидные связи;

является структурным компонентом трипептида глутатиона (глу-цис-гли), который в качестве кофермента и принимает участие в функционировании антиоксидантной системы организма, транспорте некоторых аминокислот через мембраны, восстановле–нии аскорбиновой кислоты из дегидроаскорбиновой и т.д.

Глутатион – это кофермент такой оксидоредуктазы, как глутатионпероксидаза. Этот селенсодержащий фермент катализирует реакцию детоксикации органических пероксидов. Это важный механизм предотвращения перекисного окисления липидов, которое может быть стимулировано под действием радиации или ксенобиотиков. Т.о. глутатион является внутриклеточным антиоксидантом;

3) при катаболизме цис образуется пируват, который используется как субстрат для глюконеогенеза, т.е. цис — гликогенная аминокислота;

принимает участие в синтезе таурина — физиоло–гически важного соединения, которое необходимо для образования парных желчных кислот, может выполнять функцию медиатора в ЦНС и важен в функционировании миокарда.

Таурин образуется в реакции:

Цистеиновая кислота Таурин® Цис

СН2 – СН – СООН СН2 – СН2

HO3S NH2 SH NH2

Таурин способствует снижению уровня холестерина при атеросклерозе, т.к. участвует в синтезе желчных кислот.

Его рекомендуют при заболеваниях сердца, печени, алкогольной интоксикации, химических отравлениях, оказывает противолучевое действие.

Синтез креатина

Читайте также:

  1. II. Средневековье как синтез античной, варварской и христианской культуры.
  2. Автоматизация технологических процессов. Анализ и синтез механизмов.
  3. Автотипний синтез кольору – отримання відтінків кольору на відбитку шляхом поєднання растрових або штрихових зображень, задрукованих фарбами різних кольорів.
  4. Биосинтез белка
  5. Биосинтез липидов и их компонентов.
  6. Биосинтез углеводов
  7. Возможность синтеза формационного и культурологического (цивилизационного) подходов: концепция В.Д. Жигунина
  8. Вопрос 2.Липиды, синтезированные в печени (эндогенные), транспортируются в форме ЛПОНП и ЛПВП.
  9. Закон единства анализа и синтеза
  10. ИНГИБИТОРЫ МАТРИЧНЫХ БИОСИНТЕЗОВ
  11. Кольороподілення, градаційна стадія, синтез
  12. ЛП, тормозящие синтез эндогенного Х.
Читайте так же:  Можно принимать креатин с протеином

Реакция активации метионина

Метаболизм метионина

Метионин – незаменимая аминокислота. Метильная группа метионина – мобильный одноуглеродный фрагмент, используемый для синтеза ряда соединений. Перенос метильной группы метионина на соответствующий акцептор называют трансметилированием, имеющим важное метаболическое значение. Метильная группа в молекуле метионина прочно связана с атомом серы, поэтому непосредственным донором одноуглеродного фрагмента служит активная форма аминокислоты.

-СН3
МЕТИОНИН
SAM
АТФ
ФФнн
SAГ
Гомоцистеин
Аденозин
Гомосерин
Серин
Цистеин
5-СН3-ТГФК
ТГФК
Сер
Гли

Рисунок 25.1. Обмен метионина.

Активной формой метионина является S-аденозилметионин (SAM), образующийся в результате присоединения метионина к молекуле аденозина. Аденозин образуется при гидролизе АТФ. Эту реакцию катализирует фермент метионинаденозинтрансфераза, присутствующий во всех типах клеток. Она уникальна для биологических систем, так как является единственной реакцией, в результате которой освобождаются все три фосфатных остатка АТФ. Отщепление метильной группы от SAM и перенос ее на соединение-акцептор катализируют ферменты метилтрансферазы. SAM в ходе реакции превращается в S-аденозилгомоцистеин (SAГ).

Реакции метилирования играют важную роль в организме и протекают очень интесивно. Они используются для синтеза:

· фосфатидилхолина из фосфатидилэтаноламина;

· адреналина из норадреналина;

· метилировании азотистых оснований в нуклеотидах;

· инактивации метаболитов (гормонов, медиаторов) и обезвреживании чужеродных соединений.

Все эти реакции вызывают большой расход метионина, так как он является незаменимой аминокислотой. В связи с этим играет большое значение возможность регенерации метионина. В результате отщепления метильной группы SAM превращается в SAГ, который при действии гидролазы расщепляется на аденозин и гомоцистеин. Гомоцистеин может снова превращаться в метионин под действием гомоцистеинметилтрансферазы. Донором метильной группы в этом случае служит 5-метилтетрагидрофолиевая кислота (5-метил-ТГФК), которая превращается в ТГФК. Промежуточным переносчиком метильной группы в этой реакции служит производное витамина B12 — метилкобаламин, выполняющий роль кофермента. Поставщиком одноуглеродных фрагментов для регенерации 5-метил-ТГФК служит серин, который превращается в глицин.

Креатин необходим для образования в мышцах макроэргического соединения креатинфосфата. Синтез креатина идет в 2 стадии с использованием 3 аминокислот: аргинина, глицина и метионина. В почках образуется гуанидинацетат при действии глицинамидинотрансферазы. Затем гуанидинацетат транспортируется в печень, где происходит реакция его метилирования с образованием креатина. Креатин с током крови переносится в мышцы и клетки мозга, где из него под действием креатинкиназы (реакция легко обратима) образуется креатинфосфат – своеобразное депо энергии.

Дата добавления: 2014-01-05 ; Просмотров: 326 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Креатин, креатинин. Биосинтез креатина и креатинина

Креатин и креатинин – важные компоненты остаточного азота, в синтезе которых принимают участие аминокислоты аргинин, глицин и метионин.

В почечной ткани при участии фермента трансамидиназы, переносящего амидиновый остаток аргинина на глицин) образуется предшественник креатина – гуанидин уксусная кислота, которая подвергается метилированию в печени. С током крови креатин доставляется из печени в мышечную ткань, где происходит его фосфорилирование под влиянием креатинкиназы. Макроэрг креатинфосфат, образованный в митохондриях миоцитов, перемещается к миофибриллам, где происходит его разрушение с выделением утилизуруемой сократительными волокнами порции энергии, а также остатка неорганического фосфора и молекулы воды. Дегидратированный креатин – креатинин, будучи беспороговым веществом, выделяется с мочой. Уровень его содержания в крови и моче определяется в основном мышечной массой и выделительной способностью почек.

И креатин, и креатинфосфат найдены в мышцах, мозге и крови. Креатинифосфат в мышцах путем спонтанной неферментной потери фосфата, H2O превращается в креатинин, который выделяется почками, и уровень выделения (клиренс креатинина) – мера их функциональных возможностей. Удаление креатинина представляет собой путь значительных потерь организмом метильных групп, используемых в синтезе многих органических молекул.

Лекция № 7.

ТЕМА «ОБМЕН ХРОМОПРОТЕИНОВ В ОРГАНИЗМЕ».

Содержание темы:

1. Гемоглобин, миоглобин. Строение, функции, отличия, биологическое значение для организма.

2. Синтез гема. Распад гемоглобина в организме.

3. Желтухи. Лабораторные показатели желтух.

Представителем хромопротеидов является

Гемоглобин и миоглобин.

Гемоглобин –

состоит из белка глобина и небелковой части гема, в составе которого имеется атом Fе(II). Молекула Нb содержит 4 гема и является белком с четвертичной структурой (4 субъединицы – 2 α-цепи и 2 β-цепи, каждая из которых имеет свою третичную структуру и особым образом уложена вокруг кольца гема). Каждая из субъединиц похожа на молекулу миоглобина. Молекула гемоглобина способна присоединять 4 молекулы О2. Гемоглобин переносит кислород от легких к тканям, а углекислый газ в обратном направлении. Нb + О2 → НbО2оксигемоглобин – в капиллярах легких Нb насыщается кислородом при высоком парциальном давлении (100 мм рт. ст.).

В капиллярах тканей, где парциальное давление кислорода низкое (5 мм рт. ст.) НbО2 → на Нb и О2. Кислород переходит в ткани, а освободившийся Нb соединяется с поступившим из тканей СО2 и превращается в НbСО2карбгемоглобин, который переносится с кровью к легким. В легочных капиллярах НbСО2 → Нb + СО2. СО2 выводится из организма при выдыхании, а Нb вновь насыщается кислородом.

Сравнение зависимости насыщения от парциального давления кислорода показывает, что при парциальных давлениях кислорода, характерных для тканей, гемоглобин отдает значительные количества кислорода. В гемоглобине происходит перемещение атома железа в плоскость гема с одновременным изменением конформации полипептидной цепи, но так как молекула Нb имеет четвертичную структуру и отдельные цепи связаны между собой, то это позволяет передать изменения конформации на область связи между полипептидными цепями. Это изменяет положение в пространстве всей молекулы и облегчает доступ О2 к остальным гемам молекулы Нb. Одновременно это изменение конформации сопровождается появлением на поверхности групп, которые, диссоциируя, отдают протоны (Н + ) в окружающую среду. При понижении парциального давления кислорода события повторяются в обратном направлении: отдача кислорода идет по мере снижения парциального давления, гемоглобин переходит в другое конформационное состояние, при этом из окружающей среды (ткань), где высока концентрация протонов, протоны присоединяются к гемоглобину. Такие изменения конформации позволяют гемоглобину не только регулировать обеспечение кислородом тканей, но и участвовать в поддержании кислотно-основного равновесия в организме.

Читайте так же:  Креатин в моче повышен у женщин причина

При отравлении угарным газом в крови образовывается карбоксигемоглобин Нb + СО → НbСО – прочное соединение, препятствует образованию НbО2 и транспорту кислорода. Возникает кислородное голодание.

Различные формы Нb определяются методом спектрального анализа. У взрослого человека молекула НbА (2 α-цепи и 2 β-цепи). Но от целого ряда условий состав цепей гемоглобина может меняться. У плода НbF (фетальный – 2 α-цепи, 2 γ-цепи) – он лучше связывает кислород при его относительной недостаточности в период внутриутробного развития.

В результате определенных нарушений генетического аппарата клетки Нb патологический, а заболевания – гемоглобинопатии наследственного происхождения.

Классическим примером является серповидно-клеточная анемия(аномальный гемоглобин – причина). Синтезируется β-цепь необычного состава, в которой валин занимает место глутаминовой кислоты, присутствующей в нормальном НbА. Изменение такое вызывает нарушение структуры и свойств Нb, который обозначается НbS – он легко выпадает в осадок, обладает сниженной способностью переносить кислород. В результате эритроциты, содержащие НbS приобретают форму серпа. Клинически: нарушается кровообращение и дыхание, иногда летальный исход.

Миоглобин –

хромопротеид, содержащийся в мышцах. Он обладает простетической группой – гемом, циклическим тетрапирролом, придающим ему красный цвет. Тетрапиррол состоит из 4 пиррольных колец, соединенных в плоскую молекулу метиленовыми мостиками. Атом железа занимает центральное положение в этой плоской молекуле. Железо в составе гема цитохромов способно менять свою валентность, в гемоглобине и миоглобине изменение валентности железа нарушает их функцию. Главная функция и гемоглобина и миоглобина – связывание кислорода.

Миоглобин – сферическая молекула, состоит из 153 аминокислот с общей молекулярной массой 17000. он состоит из одной цепи, аналогичной субъединице Нb. На уровне вторичной структуры он образует 8 α-спиральных участков, захватывающих почти 75% всех аминокислот молекулы. Атом железа в геме миоглобина, не связанный с кислородом, выступает из плоскости молекулы на 0,03 нм. В оксигенированной форме атом железа как бы погружается в плоскость молекулы гема. Образуя связь с одной из молекул гистидина глобиновой части, железо при соединении с кислородом изменяет и конформацию белка. Миоглобин удобен для хранения кислорода, но не удобен для транспорта его по крови. Это объясняется процессом насыщения миоглобина в зависимости от парциального давления кислорода. Так как в легких парциальное давление кислорода 13,3 кПа, миоглобин хорошо бы насыщался кислородом, но в венозной крови это давление составляет 5,3 кПа, а в мышцах ещё меньше – 2,6 кПа. Миоглобин в таких условиях сможет отдавать мало кислорода и будет недостаточно эффективен в транспорте кислорода от легких к тканям.

Гемпростетическая группа многих важных с точки зрения функций белков.

Гем – небелковая часть, в составе находится Fе (ΙΙ), гем входит в состав флавопротеинов, гемопротеидов, гемоглобина, миоглобина, каталазы, пероксидазы, цитохромов.

Знание вопросов биосинтеза и распада гема призвано помочь в понимании роли гемопротеинов в организме. Нарушение этих процессов связано с развитием заболеваний. Так, с нарушением биосинтеза гема связана группа заболеваний – порфирии.

Порфирии –

группа заболеваний с нарушением биосинтеза гемма. группа заболеваний с нарушением биосинтеза гемма. Наблюдается накопление побочных промежуточных продуктов, которые откладываются в различных органах или выделяются в повышенных количествах с калом или мочой. Появление в моче в значительных количествах веществ незавершенного синтеза гемма либо продуктов его распада (копропорфирин и уропорфирин) вызывает порфиринурию. Моча пурпурно-красного цвета. Это бывает при некоторых поражениях печени, кишечных кровотечениях, интоксикациях. Порфиринурия является одним из признаков отравления свинцом, когда нарушается транспорт Fe, необходимого для синтеза гемоглобина.

Гораздо чаще встречаются патологические состояния, связанные с распадом гема и нарушением выведения из организма продуктов его катаболического превращения. Наиболее распространенной является желтуха.

Схема синтеза гема глицин + сукцинил – КоА синтаза 5-аминолевулиновой кислоты 5 – аминолевулиновая кислота Уропорфириноген ΙΙΙ В цитоплазме клеток Копропорфириноген ΙΙΙ

В митохондриях + Fe 2+

Из многих представителей хромопротеидов для человека наибольшее значение имеет гемоглобин. Хромопротеиды растительного и животного происхождения, находящиеся в пищевых продуктах, подвергаются действию ферментов пищеварительного тракта.

Гемоглобин пищи, находящийся в ней в денатурированном состоянии, легко гидролизуется, распадаясь на простетическую группу и белок. Белок расщепляется пепсином и трипсином с образованием пептидов и аминокислот. Следовательно, глобиновая часть гемоглобина подвергается обычным превращениям в ЖКТ, которые свойственны простым белкам. Простетическая группа – гемм – окисляется в гематин. Гематин всасывается в кишечнике очень плохо. Эти пигменты выделяются с калом частью в неизмененном виде, частью в виде различных продуктов, образующихся под влиянием бактерий кишечника. Обычные химические способы обнаружения крови в кале, имеющие большое значение для клиники, основаны на реакциях гематина, и могут дать достоверные результаты только в том случае, если диета не содержит мяса, в котором присутствует миоглобин.

Время жизни эритроцитов у взрослого организма составляет около 4 месяцев. Спустя этот период времени эритроциты разрушаются в основном в печени, селезенке и костном мозге. В ходе разрушения из эритроцитов высвобождается гемоглобин (8 – 9 г в сутки).

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Видео (кликните для воспроизведения).

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Источники


  1. Гимнастика и активный образ жизни во время беременности / Коллектив авторов. — М.: Мир и Образование, 2010. — 408 c.

  2. Нагорный, В. Э. Гимнастика для мозга / В.Э. Нагорный. — М.: Советская Россия, 1972. — 128 c.

  3. Генеральная уборка. Диетические тайны. Здоровое питание (комплект из 3 книг). — М.: ИГ «Весь», 2014. — 752 c.
Синтез креатина и креатинина
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here