Обмен белков - 2

1. КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ И КЛИНИЧЕСКОЙ БИОХИМИИ

Лекция по теме:
«Обмен белков - 2»
Краснодар
2017

2. Катаболизм аминокислот

ОБЩИЕ ПУТИ
КАТАБОЛИЗМА
СО2
R
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ
ПУТИ
КАТАБОЛИЗМА
СН COOH
NH2
потеря
аминогруппы
- NH3
карбоновые
кислоты
декарбоксилирование
биогенные
амины
нии
м
а
дез вание
ро
- NH2
п ер
еа
ров миниани
е
-кетокислоты

3. Метионин

4. Обмен метионина

5. S-аденозилметионин (SAМ)

6. Трансметилирование – реакции переноса метильной группы от донора к акцептору

А-СН3 + В
донор
метильной
группы
акцептор
метильной
группы
ферменты – трансметилазы,
кофермент – ТГФК (витамин В9)
А + В-СН3

7. Использование СН3-радикалов

синтез
СН3
- адреналина
- креатина
- холина
- пиримидинов
- пуринов
обезвреживание
- эндогенных шлаков
- ксенобиотиков
- биологически активных веществ

8. Синтез креатина

NH2
NH2
С=NH
NH
+
(СН2) 3
СН
С=NH
NH2
NH2
COOH
СН2
COOH
глицинамидинотрансфераза
глицин
(СН2) 3
СН2
СН
COOH
COOH
SAМ
Креатин поступает в мышцы,
перефосфорилируется с АТФ
и в виде креатин-фосфата
является резервной формой
энергии в мышцах
+
NH
гуанидинацетат
аргинин
NH2
орнитин
метилтрансфераза
SAГ
NH2
С=NH
N
CH3
СН2
COOH
креатин
NH2

9. Синтез адреналина

О2
СН2
OH
OH
OH
Н 2О
СО2
OH
тирозингидроксилаза
СН2
СН NH2
СН NH2
COOH
COOH
тирозин
ДОФА-декарбоксилаза
ДОФА
Н2О
дофамингидроксилаза
СН2
СН2 NH2
дофамин
OH
OH
О2
OH
SАМ
OH
СН OH
SАГ
метилтрансфераза
СН2 NH2
норадреналин
OH
СН
OH
СН2
NH
адреналин
CH3

10. Синтез холина

СН2 OH
СО2
СН2 OH
СН NH2 декарбоксилаза
СН2 NH2
COOH
серин
SAМ
SAГ
метилтрансфераза
этаноламин
Холин входит в состав:
1. фосфатидилхолина – компонента
клеточных мембран
2. ацетилхолина – нейромедиатора
СН2 OH
СН2 N
холин
+
CH3
CH3
CH3

11. Синтез тимина

метилтрансфераза
Тимин – азотистое основание,
входящее в состав ДНК

12. Инактивация гистамина

метилтрансфераза

13. Обезвреживание никотинамида

метилтрансфераза

14. Обезвреживание ксенобиотиков

15. Тетрагидрофолиевая кислота (ТГФК - Н4-фолат)

16. Одноуглеродные радикалы

СН3
СН2ОН
оксиметил
СН2
метилен
СН
метенил
О
С
Н
формил

17. Доноры одноуглеродных групп

18. Антивитамины фолиевой кислоты

H2N
COOH
H2 N
п-аминобензойная
кислота
SO2 NH R
общая формула
сульфаниламидов
где R:
Н
- стрептоцид
СОСН3 - сульфацил-натрий
(альбуцид)
N
H2N
N
H3C
CH3 - сульфадимезин

19. Обмен ароматических аминокислот

фумарат
ацетоацетат
СО2 + Н2О + Q

20. Синтез тирозина

21. Нарушения обмена фенилаланина

22. Скрининг-тест – это исследование, которое:

Проводится для 100% популяции (н., для
всех новорожденных),
Это доклиническое исследование,
Имеет место «слепой подход»,
Не даёт ложноотрицательных результатов,
но может давать ложноположительные,
Является поводом не для постановки
диагноза, а только для более детального
обследования,
Должно быть достаточной простым,
быстрым и недорогим.

23.

Синтез катехоламинов

24. Йодтиронины

OH
I
OH
I
I
O
I
O
I
I
I
СН2
СН2
СН NH2
СН NH2
COOH
COOH
тироксин
(тетрайодтиронин)
трийодтиронин
Йодтиронины –
гормоны щитовидной
железы, участвующие
в общем обмене,
регулирующие
нервную
деятельность, рост и
дифференцировку
тканей, синтез белков,
энергетический обмен
и др.

25. Синтез меланина

СН2
О2
Н2О
OH
OH
тирозингидроксилаза
СН2
СН NH2
СН NH2
COOH
COOH
тирозин
дофахром
...
OH
ДОФА
Меланин – пигмент, входящий в
состав волос, кожи, радужной
оболочки глаза. Защищает организм
от УФО.
O
O
N
H
меланин
n

26. Распад тирозина

27. Нарушения обмена ароматических аминокислот

фенилаланин
гидроксилаза
ФЕНИЛКЕТОНУРИЯ
тирозин
пероксидаза
КРЕТИНИЗМ
тироксин
гидроксилаза
п-оксифенилпируват
ДОФА
ДОФА
декарбоксилаза
диоксигеназа
ПАРКИНСОНИЗМ
гомогентезиновая
кислота
дофахром
дофамин
оксидаза
АЛКАПТОНУРИЯ
ацетоацетат
фумарат
АЛЬБИНИЗМ
меланины
катехоламины

28. Алкаптонурия

29. Альбинизм

30. Конечные продукты обмена белков

C, H, O, N, S
(белки)
CO2 + H2O + NH3 + H2S

31. Основные источники аммиака

аммиака

32. Обезвреживание аммиака в месте образования

1. Восстановительное аминирование α-кетоглутарата
COOH
COOH
НАДН + Н+
CH2
+ NH3
CH2
С
O
COOH
α-кетоглутарат
НАД+
глутаматдегидрогеназа
CH2
CH2
СН NH2
COOH
глутамат

33. Обезвреживание аммиака в месте образования

2. Амидирование аминокислот (синтез амидов)
NH3 (или ГЛН)
COOH
СН2
СН NH2
АТФ
АДФ + Рi
глутаминаспарагинсинтетаза
синтетаза
СН NH2
COOH
аспартат
СН2
СН2
NH2
СН2
COOH
COOH
CO
аспарагин
NH3
CO NH2
АТФ
глутаминсинтетаза
АДФ + Рi
СН2
СН2
СН NH2
СН NH2
COOH
COOH
глутамат
глутамин

34. 3. Амидирование карбоксильных групп белков

Обезвреживание аммиака в
месте образования
3. Амидирование карбоксильных
групп белков
H3C
CO
СН
NH
СН2
NH3
H3C
CH3
АТФ
АДФ +Рi
CO
СН
NH
СН2
СН2
СН2
COOH
CO NH2
CH3

35. 4. Синтез карбамоилфосфата

Обезвреживание аммиака в
месте
образования
4. Синтез
карбамоилфосфат
а
2 АТФ
NH3 + СО 2 + Н2О
2 АДФ + Pi
карбамоилфосфатсинтетаза II
2+
Мg
NH2
С O
O ~ PO3H2
карбамоилфосфат

36. Транспортные формы аммиака

1.
2.
3.
Глутаминовая кислота
Амиды аминокислот
(аспарагин и глутамин)
Амидированные белки

37. Роль глутамина

38. Синтез аммонийных солей (аммониегенез)

39. Биологическая роль аммониегенеза

1.
Обезвреживание и выведение
токсического аммиака
2.
Поддержание кислотноосновного состояния (КОС) за
счёт выведения избыточных
протонов
3.
Сохранение ионов натрия

40.

Орнитиновый цикл
(цикл
мочевинообразования)

41.

42. Особенности цикла мочевинообразования

1.
На синтез одной молекулы
мочевины затрачивается 3
молекулы АТФ (но 4 макроэргических связи)
2.
В молекуле мочевины один атом
азота из молекулы аммиака, а
второй из аспартата

43. Биологическая роль орнитинового цикла

1.
Конечное
обезвреживание
токсического аммиака
2.
Синтез аргинина и
пополнение его фонда в
организме

44. Связь цикла мочевинообразования и ЦТК

1.
Оба цикла протекают в одном и
том же месте – в митохондриях
печени
2.
АТФ и СО2, образованные в ЦТК,
расходуется в орнитиновом цикле
3.
Фумарат из цикла
мочевинообразования поступает в
ЦТК

45.

АМФ + РРi

46. Нарушения синтеза мочевины

ГИПЕРАММОНИЕМИЯ
I типа
NH3 + СО2 + 2 АТФ
H2 N
карбамоилфосфатсинтетаза
карбамоил+ 2 АДФ + 2 Рi
фосфат
карбамоилтрансфераза
С NH2
O
ГИПЕРАММОНИЕМИЯ
II типа
орнитин-
орнитин
Н2О
аргиназа
аргинин
цитруллин
аспартат
АТФ
фумарат
аргининсукцинатсинтетаза
аргининсукцинатлиаза
АРГИНИНЯНТАРНАЯ
АМИНОАЦИДУРИЯ
аргинин-янтарная
кислота
ЦИТРУЛЛИНЕМИЯ

47. Нарушение синтеза и выведения мочевины

УРЕМИЯ
ПРОДУКЦИОННАЯ
РЕТЕНЦИОННАЯ
ПОЧЕЧНАЯ
ВНЕПОЧЕЧНАЯ

48. Соотношение азотсодержащих веществ в моче (%) при нормальном белковом питании

азотсодержащих веществ
в моче (%) при нормальном
белковом питании

49. КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ И КЛИНИЧЕСКОЙ БИОХИМИИ

Лекция по биохимии
Тема:
«Обмен белков–3»
Краснодар
2017

50. Строение мононуклеотида

азотистое
основание
остаток
фосфорной
кислоты
пентоза
нуклеозид
НУКЛЕОТИД

51. Пуриновые основания нуклеиновых кислот

NH2
N
N
N1
2
6
3
5
4
N
N
N
7
9
NH
аденин (А)
8
NH
OH
пурин
N
N
H2N
N
гуанин (G)
NH

52. Пиримидиновые основания нуклеиновых кислот

OH
N
HO
N3
2
4
1
OH
N
урацил (U)
5
CH3
N
6
HO
N
NH2
пиримидин
N
HO
N
цитозин (С)
N
тимин (Т)

53. Углеводы нуклеотидов (пентозы)

рибоза
(РНК)
дезоксирибоза
(ДНК)

54. Гидролиз нуклеопротеинов

ротовая
полость
ДНП и РНП пищи
белки
НСl, пепсин
желудок
(протамины, гистоны)
ДНК, РНК
(полинуклеотиды)
РНК-азы, ДНК-азы
ДПК
(эндонуклеазы)
аминокислоты
Н2О
олигонуклеотиды
фосфодиэстеразы
(экзонуклеазы)
Н2О
мононуклеотиды
тонкий
кишечник
ткани
нуклеотидазы
(фосфатазы)
Н2О
Н3РО4
нуклеозиды
нуклеозидазы
пурины,
пиримидины
(азотистые основания)
рибоза,
дезоксирибоза
(пентозы)
пентозофосфатный
путь

55. Катаболизм пуриновых оснований

NH2
Н2О
N
NH3
В
норме
гипоксантин
содерж
1/2 О
ание
мочево
1/2 О
й
ксантин
мочевая кислота
кислот
N
N
аденаза
N
OH
N
N
N
H
аденин
N
H
2
OH
OH
Н2О
N
H2N
NH3
N
N
гуанин
ксантиносидаза
N
H
OH
N
N
N
N
2
гуаназа
HO
N
N
H
ксантин- HO
осидаза
N
N
H
OH

56. Нарушения обмена пуринов

57. Ингибитор ксантиноксидазы

OH
OH
N
N
N
N
H
гипоксантин
N
N
N
H
N
аллопуринол

58. Распад пиримидиновых оснований

59. Особенности синтеза нуклеотидов

1.
2.
3.
4.
Синтез идёт из обычных простых
предшественников (ак, углекислого
газа и т.п.)
Синтезируются не отдельные
азотистые основания, а сразу
нуклеотиды
Синтезируются общие
предшественники (для пуриновых
нуклеотидов инозинмонофосфат –
ИМФ, для пиримидиновых –
уридинмонофосфат – УМФ)
Синтез протекает ферментативно, с
большой затратой энергии

60.

Синтез пуриновых
нуклеотидов
(фосфорибозиопирофосфат)

61. Происхождение атомов пуринового кольца

СН ТГФК

62. Синтез пуриновых нуклеотидов

63.

Синтез пиримидиновых
нуклеотидов
глу-NH2
оротидинмонофосфат (ОМФ)
уридинмонофосфат (УМФ)

64. Синтез пиримидиновых нуклеотидов

OH
N
HO
O
HO
P
O
+
N
O
УДФ
OH
OH OH
УМФ
ГЛУ-NH2
-CH3 (SAM)
ЦМФ
ТМФ
ЦДФ
ТДФ
ЦТФ
ТТФ
УТФ

65. Синтез дезоксирибонуклеотидов

66. Ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот

67. Нарушения обмена нуклеотидов

Нарушение синтеза пиримидинов –
оротацидурия – дефект ОМФдекарбоксилазы (недостаток синтеза
пиримидиновых нуклеотидов, снижение
синтеза нуклеиновых кислот)
Нарушения обмена пуринов:
– ксантинурия – дефект
ксантиноксидазы (увеличение
содержания ксантина в моче, протекает
практически бессимптомно)
– подагра.

68. Первичная структура нуклеиновых кислот

основание
основание
фосфодиэфирная
связь
основание

69. Вторичная структура ДНК

70.

Вторичная структура р-РНК

71. Вторичная структура т-РНК

72. Строение нуклеосомы

73. Клеточный цикл

74. Строение мононуклеотида

75.

Матрица – цепь ДНК
Растущая цепь НК
3'
Принцип
биосинтеза
НК
5'
х
3'
х
х
Поступающийоннуклеотид
Направление роста цепи
5'
→3'
5'

76. Биосинтез ДНК (репликация) является:

матричным (матрица – обе нити ДНК)
комплиментарным
фрагментарным (нити ДНК
синтезируются в виде фрагментов,
которые затем соединяются между
собой)
полуконсервативным (в каждой из
образовавшихся молекул ДНК одна
нить исходная – материнская, а одна
– вновь синтезированная – дочерняя)

77. Полуконсервативность биосинтеза ДНК

78.

РЕПЛИКАТИВНАЯ СИСТЕМА
1. МАТРИЦА – ОБЕ НИТИ ДНК НА ВСЕМ ПРОТЯЖЕНИИ
2. СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ:
ДЛЯ СИНТЕЗА ПРАЙМЕРА – АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ
ДЛЯ СИНТЕЗА ДНК – дАТФ, дГТФ, дЦТФ и дТТФ
3. ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ БЕЛКИ
ТОПОИЗОМЕРАЗА (ГИРАЗА)
ХЕЛИКАЗА
ДНК - ПОЛИМЕРАЗЫ
α - праймаза
β - фермент репарации
γ - митохондриальный фермент
δ - строит ведущую цепь
ε - строит отстающую цепь
ДНК –ЛИГАЗА - сшивает фрагменты Оказаки
4. ДНК-СВЯЗЫВАЮЩИЕ БЕЛКИ (SSB-белки)
5. РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИ: факторы инициации,
элонгации, терминации

79. Особенности репликации

ДНК-полимеразы δ и ε не могут соединять
между собой два мононуклеотида, а только
достраивают имеющуюся нить
Синтез идёт только в направлении от 5´- к
3´-концу (т.е. в разных направлениях на
разных нитях материнской ДНК)
Репликативная вилка движется только в
одном направлении
Синтез ДНК начинается одновременно в
нескольких точках (ориджинах
репликации), участок ДНК между двумя
ориджинами называется «репликон»

80. Этапы репликации

1. Инициация:
Топоизомераза находит точку начала
репликации, гидролизует одну
фосфодиэфирную связь и даёт
возможность компоненатам
репликативной системы разомкнуть нити
ДНК и образовать репликативную
«вилку», а затем вновь соединяет связь
между мононуклеотиджами
Хеликаза разрывает водородные связи
между нитями ДНК

81.

Этапы репликации
ДНК-связывающие белки (SSB-белки)
стабилизируют репликативную вилку, не
давая восстанавливаться водородным связям
между комплиментарными нуклеотидами
ДНК-полимераза α (праймаза) строит праймер
(«затравку») из 8-10 рибонуклеотидов и 40-50
дезоксирибонуклеотидов, а ДНК-полимераза δ
достраивает нить из дезоксирибонуклеотидов
на лидирующей нити, а ДНК-полимераза ε –
на отстающей нити ДНК

82. Инициация репликации

ДНКполимераза α
ДНКполимераза δ
ДНК-полимераза ε

83. Инициация репликации

Ориджин
репликации
репликон

84. Этапы репликации

2. Элонгация
ДНК-полимераза
δ продолжает
удлинять нить из
дезоксирибонуклеотидов на
лидирующей нити, а ДНКполимераза ε – фрагменты
(фрагменты Оказаки) на
отстающей нити ДНК по мере
движения репликативной вилки

85. Элонгация репликации

86.

Этапы репликации
Терминация
ДНК-полимераза
β (фермент
репарации) удаляет праймеры и
достраивает фрагменты ДНК
ДНК-лигаза соединяет фрагменты
между собой

87.

Функции ДНК-полимеразы β

88. Репарация ДНК

89. Для биосинтеза РНК (транскрипции) необходимы:

•МАТРИЦА – участок одной из нитей ДНК
– (транскриптон)
•СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ:
– АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ
•ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ БЕЛКИ
ДНК-зависимые РНК-полимеразы
I — для синтеза р-РНК
II — для синтеза м-РНК
III — для синтеза т-РНК
•РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИ: факторы инициации,
элонгации, терминации

90. Биосинтез РНК

91. Биосинтез РНК

РНК-полимераза
Транскрибируемая нить
ДНК
Нетранскрибируемая нить
мононуклеотиды
пре-РНК (первичный транскрипт)
Сайт терминации

92. Процессинг РНК (1. сплайсинг)

93.

Процессинг
(2. модификация концов м-РНК)
5
'
м-РНК
3
'
полиаденилат
7-метилгуанозин

94. Состав зрелой м-РНК

5'-конец
"колпачок" (кэп)
5'-нетранслируемый
участок
инициирующий кодон
кодирующая часть
терминирующий кодон
3'-нетранслируемый
участок
3'-конец
поли(А)-фрагмент