Metabolicheskie karty po biokhimii

Учреждение образования «Гомельский государственный медицинский университет» Кафедра биологической химии

Формулы, реакции, метаболические пути и схемы по биологической химии Учебное пособие

Гомель, 2013

1. Энзимология и биологическое окисление Введение Формулы аминокислот

Незаменимые аминокислоты H2N CH COOH CH2

Фенилаланин

H2N CH COOH CH2 CH2 CH2 CH2 NH2

Лизин

H2N CH COOH CH2 CH2 S CH3

H2N CH COOH CH OH CH3

HN

Метионин

H2N CH COOH CH CH3 CH3

Валин

Треонин

Триптофан

H2N CH COOH CH2 CH CH3 CH3

H2N CH COOH CH CH3 CH2 CH3

Лейцин

Аргинин

Изолейцин

Аминокислоты с разветвленной углеводородной цепью, АКРУЦ (BCAA)

Частично заменимые H2N CH COOH CH2 CH2 CH2 NH C NH NH2

H2N CH COOH CH2

Условно заменимые

H2N CH COOH CH2

H2N CH COOH CH2

N

H2N CH COOH CH2 SH

NH OH

Гистидин

Тирозин

Цистеин

Заменимые аминокислоты H2N CH COOH H

H2N CH COOH CH3

Глицин

Аланин

H2N CH COOH CH2 C O OH

H2N CH COOH CH2 CH2 C O OH

Аспарагиновая кислота

COOH HN

Пролин H2N CH COOH CH2 C O NH2

Глутаминовая кислота

Аспарагин

2

H2N CH COOH CH2 OH

Серин H2N CH COOH CH2 CH2 C O NH2

Глутамин

Ферменты-1 Значения рКa аминокислот Таблица 1 В формировании заряда принимают участие радикалы следующих аминокислот: а. заряженных положительно (аргинин (Арг), гистидин (Гис), лизин (Лиз)), б. заряженных отрицательно (аспарагиновая (Асп) и глутаминовая (Глу)), в. незаряженных полярных (цистеин (Цис) и тирозин (Тир)). г. концевых α-амино- (-NH3+) и карбоксильных (-COO-) групп олигопептидов. Для этих структур учитываются показатели константы кислотности pKa (Табл. 1). Величины pKa при этом играют роль критических точек функции, так как при соответствующих значениях pH происходит изменение заряда.

3

Примерные величины pKa для радикалов аминокислот и структур, которые могут нести заряды: положительный отрицательный -COO2,5 Гис 6,5 Асп 3,9 + -NH3 9,0 Глу 4,1 Лиз 10,5 Цис 8,2 Арг 12,5 Тир 10,1

CH2

N H3C

N

NH2

Ферменты-2 Витамины: водорастворимые O H3C N NH

CH3 N+ S

CH2 CH2 OH

Тиамин (B1)

H3C

O

Пантотеновая кислота (B3)

Рибофлавин (B2)

COOH N

HO H3C

Никотинамид

Никотиновая кислота

N

HOH2C CH CH CH CH2 OH OH OH

CONH2

N

N

CH3 HO CH2 C CH C NH CH2 CH2 COOH CH3 OH O

CH2OH CH2OH N

H HO H3C

Пиридоксол

H2N

N

H2C HO

CH2OH

CH2OH

H3C

N

NH2

N

Пиридоксамин

Витамин B6

OH N

O

Пиридоксаль

Витамин B5 (PP)

N

C

HO CH2 HO CH O

C NH CH COOH CH2 O N CH2 Фолиевая кислота (B ) COOH CH2 NH

H N O

HO OH

9

Аскорбиновая кислота (С) 4

S

O N H

COOH

Биотин (H)

Витамины: жирорастворимые

-6

18

HOOC

CH2OH

9

CH2

10

12

Линолевая кислота

13

Ретинол HO

H

Эргокальциферол (D2)

HOOC

Ретиналь

10

5

CH2

6

8

9

4

12

15

14

5

7

8 10

11 13

18

16

15

14 16

17

18

17 19

20

20

22

Докозагексаеновая кислота

HO

Ретиноевая кислота

Холекальциферол (D3)

Витамин A

Витамин F

Витамин D

O

CH3

O CH3

HO CH3

CH3

O

-Токоферол (E)

11

13

HOOC

O

CH3

12

Эйкозапентаеновая кислота OH

CH3

9

Линоленовая кислота

O

H3C

-3

HOOC

CH3

CH3

OH CH3

CH3 O

CH3

CH3

CH3

Филлохинон (K1)

H O

CH3

Менахинон (K2) Витамин K

5

CH3

n

OH

Менадиол (K3)

Коферменты: NH2 C O O P O CH2 O

O

O

P O

CH2 H H

O

H

P O O

OH OH

CH2 H H

NAD+

H3C

N

H3C

N

NH N

H2C CH CH CH CH2 O OH OH OH O O P O OH

NH2 N CH2 N O

HO OH

O

O

N

N N

O

OH OH

H3C

O

H3C

N

N H

O P O OH

CH2 N O

FAD HO OH

N

H

N O

N

O

H

N

O

H3C

N

H3C

N

H2C CH CH CH CH2 O OH OH OH O P OH OH

N

FADH2

6

FMN

N

P O O

CH2 H

NADPH

NH O

O

H3C H3C

N

N H

H2C CH CH CH CH2 O OH OH OH OH

N NH2

N O

H

OH O O P O O

H N

O P OH

NH2 C O

N

H

OH O O P O O

H

OH OH

O

O

NH2 N

CH2

NADP+

NH

H2C CH CH CH CH2 O OH OH OH

O

O P O CH2 O

NH2 N

H

O

O P OH

P O

H

H N

O

N

N

H

N

OH OH

O

NADH O

O P OH

NH2 N

N

O P O CH2 O

O

OH OH

O

N

N O

N

NH2 N

O

O P O CH2 O

O

OH OH

O

H

N

NH2 C O

NH2 H C O

NH

FMNH2

O

N

CH3 N

N H3C

OH

+

NH2

N

S

H

OH

CH2 CH2 O P O P OH O O

HO H3C

Тиаминпирофосфат

C

O CH2

OH

O O P OH OH

N H2N

N

N

H N N H

Пиридоксальфосфат

CH2 NH

ТГФК

C NH CH COOH CH2 O CH2 COOH

O H3C H3C

O

CH3

OH

CH2

OH

H

O O

CH3

6-10

Коэнзим Q (убихинон)

HO

CH2

OH

HO

Кальцидиол, 25-ОН D3

7

Кальцитриол, 1,25-(ОН)2 D3

COOH HC NH2

+

CH2 COOH

Ферменты-3 Реакции, катализируемые ферментами АСТ, АЛТ, ЛДГ, КФК: Аспартатамино COOH COOH трансфераза (2) C O C O

HC NH2 + CH3

аланин

HC NH2

+

CH2 CH2

CH2

CH2 CH2

COOH

аспарагиновая COOH к-та кетоглутарат

COOH

COOH

COOH C O

COOH

ЩУК

Аланинамино трансфераза (2)

Глутамат

COOH

COOH C O

CH2 CH2

+

CH3

COOH

ПВК

кетоглутарат

COOH

Лактатдегидрогеназа(1)

COOH

HC OH

C O

CH3

CH3

NAD+

лактат

NADH +H+ ПВК

COOH CH2 NH HN C NH2

Креатинфосфокиназа(1)

COOH CH2

АТФ

АДФ

креатин

NH HN C NH O P OH OH

креатинфосфат

8

HC NH2 CH2 CH2 COOH

Глутамат

Изоферменты ЛДГ, КФК:

H

H

H

H

H

H

H

H

M

ЛДГ1

ЛДГ2

(сердце)

(сердце/почки)

B

H

H

M

M M

M M

M M

M M

ЛДГ3

ЛДГ4

ЛДГ5

(почки)

(мышцы/печень)

B

B M

M M

КК-1

КК-2

КК-3

мозг

миокард

мышцы

9

(мышцы/печень)

Биологическое окисление-1 Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК) Кребса В виде последовательности реакций

H3C CO~SКоА COOH Ацетил-КоА HS-КоА CH2 O C Цитратсинтаза (4) COOH Щавелеуксусная кислота (ЩУК), Оксалоацетат (ОА)

H2O H2C COOH HO C COOH H2C COOH Аконитаза (4) Цитрат

NAD+ NADH+H+ COOH ГТФ ГДФ+Фн HS-КоА CO2 CH 2 CH2 -кетоглутаратСукцинил-КоАO C~SКоА дегидрогеназный синтетаза (6) комплекс (1,2,1) [ТПФ, липоамид, ФАД] Сукцинил-КоА

NAD+ NADH+H+ COOH H2C COOH CO2 CH2 H2C COOH H2O CH2 HC COOH C COOH C O HO C COOH ИзоцитратHC COOH Аконитаза (4) H дегидрогеназа (1) COOH Цис-аконитат Изоцитрат -кетоглутарат

NAD+ NADH+H+

COOH COOH FAD FADH2 COOH H2O COOH CH2 CH2 HC CH2 O C CH2 HC HO CH МалатСукцинатФумаратCOOH COOH дегидрогеназа (1) COOH гидратаза (4) COOH дегидрогеназа (1) Фумарат Сукцинат ЩУК (ОА) Малат

10

В виде цикла

H3C CO~SКоА Ацетил-КоА HS-КоА COOH CH2 NADH+H+O C H2C COOH Цитратсинтаза (4) NAD+ COOH H2O HO C COOH Щавелеуксусная H2C COOH H2C COOH COOH Малаткислота (ЩУК), C COOH CH2 дегидрогеназа (1) Оксалоацетат (ОА) Цитрат HC COOH HO CH Цис-аконитат COOH Аконитаза (4) Малат H2O H 2O

Фумаратгидратаза (4)

COOH HC HC COOH Фумарат FADH2

H2C COOH HC COOH HO C COOH H Сукцинат-кетоглутаратИзоцитратдегидрогеназа (1) Изоцитрат дегидрогеназный дегидрогеназа (1) COOH NAD+ комплекс (1,2,1) COOH CH2 [ТПФ, липоамид, ФАД] CH2 Сукцинил-КоАFAD CH2 NADH+H+ HS-КоА синтетаза (6) COOH CH 2 CO2 COOH CH2 C O Сукцинат CH2 NAD+ COOH O C~SКоА NADH+H+ -кетоглутарат ГДФ+Фн ГТФ Сукцинил-КоА CO2 11

Схема субстратов БО

Белки

Углеводы

Жиры

I этап

АК

Глюкоза

Гн

ЖК

АК

Глюкоза

Гн

ЖК

3-ФГА

II этап

ПВК +CO2

-CO2

ЩУК

Ацетил-КоА ЦТК 3 NADH+H+ 1 FADH2

1 ГТФ

2 CO2

ДЦ O2

АТФ

12

2H2O

III этап

Биологическое окисление-2 Схема образования АФК. Реакции, катализируемые каталазой, СОД, глутатионпероксидазой; реакции Фентона, Хабера-Вайса

Образование супероксид-анион-радикала

O2 + e-

O2•-

Ферменты антиоксидантной защиты (АОЗ) Супероксиддисмутаза eO2•- + O2•- + 2 H+ СОД

H2O2 + O2

(Zn, Mn)

Каталаза H2O2

каталаза (Fe2+)

HOH

+

O

Глутатионпероксидаза 2GSH + H2O2 GPx (Se)

GS-SG + 2H2O.

Реакции образования гидроксил-радикала Реакция Фентонаe Fe3+ + OH- + OH• Fe2+ + H2O2 гидроксилрадикал, t1/2= 10-9c

Реакция Хабера-Вайса eO2•- + H2O2

O2 + OH- + OH•

13

Биохимия углеводов Углеводы-1 Строение углеводов O

H

O

CH2OH

C

H H

C O

H C OH CH2OH

CH2OH

Глицеральдегид

Дигидроксиацетон

CH2OH

CH2OH C O

H

C

OH OH CH2OH

OH

OH OH

OH

OH

Галактоза

Глюкоза

OH

CH2OH

H

CH2OH O

O CH2OH

OH

OH O

OH

Фруктоза

Манноза

OH

Дезоксирибоза

HO

OH

OH

OH

O

-1,4-Связь O

OH

OH

OH

Рибоза

Ксилулоза

CH2OH

CH2OH

OH

O

OH

CH2OH

Рибулоза

O

OH

OH

H C OH

CH2OH

CH2OH

CH2OH

HO C H

H C OH

O

OH

OH

H C OH

Эритроза

CH2OH

O

CH2OH C O

OH

OH

Мальтоза CH2OH O

H

OH OH

O -1,6-Связь OH H2C O H OH OH OH

 -1,4-Связь

-1,4-Связь

CH2OH

CH2OH

O

O

OH O

OH

OH

OH

O

O O

OH

HO

OH OH

CH2OH

OH

OH

OH

CH2OH

CH2OH

OH

OH

Сахароза

Лактоза

Изомальтоза

 -1,4-Связь CH2OH

CH2OH O

O

OH

CH2OH

CH2OH

O

O

O

OH

Участок молекулы целлюлозы

-1,6-Связь

OH

OH O

O OH

OH

O

O

n

O

OH

OH

CHOH

CH2OH

O

O OH

OH

-1,4-Связь

OH

CH2OH

CH2OH

O

O

O

-1,4-Связь

OH

O

O

Участок молекулы амилопектина

OH

OH

O

O

O

OH

OH

Участок молекулы амилозы

O

H OH

H

CH2OH

COOH O

O H

OH Остаток D-глюкуроновой кислоты

H

H

O

Гиалуроновая кислота

O

H H

OH H

NHCOCH3

n

Остаток N-ацетилглюкозамина

H HO H HO

C

O

OH H OH H COOH

L-идуроновая кислота

14

H H HO H H

C

O

OH H OH OH COOH

D-глюкуроновая кислота

COOH C O CH2 OH H H2N H HO H H OH H OH CH2OH

COOH C O CH2 OH H H3C C NH H O HO H H OH H OH CH2OH

OH

NH2CHOHO CHOH CH2OH

COOH OH

OH

H OH

O

HO3S

O

O

O

H

H

Остаток D-глюкуроновой кислоты

H OH

OH O H

H

Хондроитин-4-сульфат

H

COOH OH

O

NHCOCH3

CH2SO3H O H H

OH

HO3S

O

O

O

H OH

H

H

Хондроитин-6-сульфат

NHCOCH3

H O

O H

OSO3H

Остаток D-глюкуронат-2-сульфата

CH2SO3H O H H OH H

O

H

O

n

Остаток N-ацетилглюкозамин-6-сульфата

15

H

O O

H H

H

Гепарин

NHCOCH3

O

O

H

Дерматансульфат

H H

CH2OH OH H

H

H

H

H

OH

Остаток -D-галактозы O

CH2OH

NHCOCH3

n Остаток Остаток -L-идуроновой кислоты -N-ацетилгалактозамин-4-сульфата

n

COOH

O

OH

H H

OH

OH

H

O

n Остаток N-ацетилгалактозамин-4-сульфата

COOH O

O H

H

OH

O

CH2OH H

COOH

N-ацетилнейраминовая кислота (сиаловая кислота)

Нейраминовая кислота

COOH

OH H3C C NH CHOHO CHOH O CH2OH

CH2SO3H O H H OH H

Кератансульфат

O H

NHCOCH3

Остаток N-ацетилглюкозамин-6-сульфата

n

Метаболизм гликогена: Синтез гликогена H2C OH O

АДФ

OH OH

OH

АТФ

H2C O PO32O

H2C OH O

OH

гексокиназа (2)

фосфоглюкомутаза (5)

OH

OH OH

OH

OH

OPO32-

OH OH

глюкозо-6-фосфат

глюкоза

ФФн

УТФ

глюкозо-1-фосфатуридилтрансфераза (2)

глюкозо-1-фосфат O

H2C OH

NH

O OH OH

O O O P O P O OOH OH

УДФ-глюкоза

N O H

H OH OH

O

H2C OH

(гликоген)n гликогенсинтаза (2)

O

H

H

OH O

O OH

n

гликоген Мобилизация гликогена H2C OH O

H

H3PO4 гликогенфосфорилаза (2) Ca2+; цАМФ

O OH

гликоген

O

H

OH O

H2C OH

n

OPO32-

OH

OH глюкофосфомутаза (5) OH

OH

OH OH

H2C OH

H2C O PO32O

HOH

OH OH

OH

глюкозо-1-фосфат

глюкозо-6-фосфат

16

O

H3PO4

глюкозо-6фосфатаза (3)

OH

OH OH

глюкоза

Аденилатциклазный путь регуляции метаболизма

Инозитол-3-фосфатный путь регуляции

17

Превращения фруктозы и галактозы

Метаболизм галактозы ATP

CH2OH

ADP

O

OH

CH2OH

OH OH Галактоза

OH Галактозо-1-фосфат

NH

O OH OH

O O O P O P O OOH OH УДФ-Глюкоза

N

Галактозо-1- УДФфосфат Галактоза

O O O P O P O OH OOH

O УДФ-галактозо4-эпимераза

O H

H OH OH

H2C O PO3H2 O

O OH

Галактозо-1фосфатуридилтрансфераза

H OH OH

N

CH2OH

O

O H

OH

УДФ-Галактоза

O

CH2OH

NH

O

Галактозо-1фосфатуридилтрансфераза

O PO3H2

O

CH2OH OH

OH

галактокиназа

Глюкозо-1фосфат

O

OH

OH

УДФ-Глюкоза

O PO3H2

OH

Фосфоглюкомутаза

OH OH

OH OH

OH

Глюкозо-6-фосфат

Глюкозо-1-фосфат

Метаболизм фруктозы CH2OH

OH

O OH OH Фруктоза

ATP

ADP CH OH 2

OH

O

H2C O PO3H2 C O H2C OH Фосфодиоксиацетон

Фруктозо-1-фосфат альдолаза

OH H2C O PO3H2

кетогексозокиназа CH2OH

O ATP ADP H O C C HC OH HC OH триозокиназа H2C O PO3H2 H2C OH 3-Фосфоглицеральдегид Глицеральдегид H

OH Фруктозо-1-фосфат

Гликолиз или глюконеогенез

Углеводы-2 Метаболизм этанола NADPH + H+

O2

2H2O

МЭОС (1) NAD+

H3C CH2 OH Этанол

NADP+

NADH + H+

ХС

NAD+ NADH + H+ O H2O

H3C C алкогольH дегидрогеназа (1) Ацетальдегид

альдегиддегидрогеназа (1)

HS-КоА АТФ

H3C C

H2O2

O

OH Уксусная кислота

каталаза (1)

АМФ+ФФн

Ацил-КоАсинтетаза (6)

O H3C C S-КоА Ацетил-КоА

КТ ЖК

ЦТК

2H2O

18

ТАГ

Гликолиз CH2OH O OH

ATP

ADP

CH2O PO32O

OH гексокиназа, OHглюкокиназа(2) OH

OH OH

OH OH

Глюкоза

Глюкозо-6-фосфат

CH2O PO32CH2O PO32- CH O PO 2ADP CH2OH ATP 2 3 O O OH OH глюкозофосфофруктокиназа OH OH 6-фосфат (5) OH изомераза OH (5) Фруктозо-6-фосфат Фруктозо-1,6-бисфосфат альдолаза(4) O

H C H C OH CH2O PO32-

триозофосфатизомераза(5)

3-Фосфоглицеральдегид

NAD+ Pi

NADH+H+ O

ADP

ATP

O OH O OH C C C C 2H C OH H C OH фосфоглицерат- H C OH фосфо- H C O PO3 3-фосфо2CH2O PO3 глицеральдегид CH2OH CH2O PO32- киназа(2) CH2O PO32- глицератмутаза(5) дегидрогеназа(1) 3-Фосфо2-Фосфоглицерат 1,3-Дифосфо3-Фосфоглицерат глицеральдегид глицерат O

H

O PO32-

CH2OH C O CH2O PO32Фосфодиоксиацетон

H2O енолаза(4)

O

OH ATP ADP C C O PO32пируватCH2 киназа(2)

Фосфоенолпируват

OH C C O CH3

Пируват

Этанол

19

O

Лактат

Ацетил-КоА

Анаэробный гликолиз

Аэробный гликолиз HS-CoA

Молочнокислое брожение O

NADH+H+ OH

C C O CH3

NAD+

лактатдегидрогеназа

O

O

OH

C HC OH CH3

OH C C O CH3

Пируват

Лактат

Пируват

Спиртовое брожение O

OH

NADH+H+

CO2 C O H C C O пируватCH3 декарбоксилаза CH3

Пируват

Ацетальдегид

NAD+

алкогольдегидрогеназа

HO H CH CH3 Этанол

20

+

NAD+ ТПФ, NADH+H липоамид, O FAD пируватдегидрогеназный комплекс

S CoA C CH3

Ацетил-КоА

ЦТК

CO2 + H2O

Обмен глюкозо-6-фосфата CH2OH

АДФ

АТФ

CH2OPO32O

O OH

OH

Гексокиназа (2), Глюкокиназа (2)

OH

OH

OH

OH

OH

OH

глюкоза

глюкозо-6-фосфат Аминокислоты

Гликоген

Глицерин

ПВК

Пентозы Нуклеотиды

Липиды

Ацетил-КоА Др. моносахариды

CO2, HOH, Энергия

Гетерополисахариды Углеводы-3 ПВК дегидрогеназный комплекс CH3

E1-ТПФ

C O

1

COOH

Е1-ТПФ-CHOH-CH3

CO2

Оксиэтиламинпирофосфат-Е2

2

E2 S H3C C

SH

O E2

Ацетиллипоамид-Е2 S

S

Липоамид-Е2 4 E2

Е3-ФАДН2

SH

Е3-ФАД НАД

+

5

SH

Дигидролипоамид-Е2

H3C C

SKoA

O

Ацетил-КоА

НАДН+Н+ Ферменты:

HS-KoA

3

Суммарная реакция:

1.Пируватдегидрогеназа (1). + + 2 2.Дигидролипоилацетилтрансфераза (2). Пируват + НАД + HS-KoA = Ацетил-КоА + НАДН + Н + CO 3.Дигидролипоилацетилтрансфераза (2).

4.Дигидролипоилдегидрогеназа (1).

5.Дигидролипоилдегидрогеназа (1).

21

Глюконеогенез COOH HC NH2 CH3 Аланин -кетоглутарат

АлАТ (2) NAD+

COOH HC NH2 CH2 COOH Аспартат АсАТ (2)

глутамат

NADH+H+

GDP GTP ATP ADP + Pi ATP ADP O OH O OH COOH O OH H2O CO 2 CO2 C COOH C COOH C C O H C O PO32HC OH H C OH C O C O PO32CH2 фосфоенолфосфофосфопируватенолаза (4) лактатCH2OH CH3 CH2O PO32- глицератCH3 CH2 пируват глицераткарбоксилаза COOH дегидрогеназа карбокси киназа (2) мутаза (5) (6) (1) Пируват 2-ФосфоОксалоацетат Лактат Фосфоенол3-Фосфокиназа глицерат пируват глицерат (ФЕПКК) (4) O PO32- NADH+H+ Pi NAD+ O H C C H C OH H C OH триозофосфо3-фосфоCH2O PO32CH2O PO32- фосфатглицератглицеральдегидизомераза киназа (2) дегидрогеназа 3-Фосфо1,3-дифосфо(5) (1) глицеральглицерат дегид O

CH2O PO32H2O O фосфоглюкомутаза (5)

OH OH

OH OH

Глюкозо-6-фосфат

Pi

глюкозо-6- OH фосфатаза (3)

CH2OH

CH2OH C O CH2O PO32Диоксиацетонфосфат

-глицеролфосфат

O

дегидрогеназа (1)

CH2O PO32Pi H2O CH2O PO32O H2C OH CH2OPO32O OH ФГМ OH фруктозоальдолаза OH OH бис(4) OH фосфатаза OH Фруктозо(3) Фруктозо-5-фосфат 1,6-фосфат NADH NAD+

АДФ АТФ H2C OH HC OH глицеролH2C O PO32- киназа (2) -глицеролфосфат

OH OH OH Глюкоза

22

H2C OH HC OH H2C OH глицерол

Углеводы-4 Пентозофосфатный путь CH2O PO3H2 NADP+

O OH OH

OH

OH Глюкозо-6-Ф

CH2O PO3H2 NADPH+H+

Глюкозо-6фосфат дегидрогеназа

COOH C OH NADP+ NADPH+H+ C H C OH 6-фосфоглюконатдегидрогеназа C OH CH2O PO3H2 6-фосфоглюконат

H2O

O O

OH OH

H HO Лактоназа H H

OH 6-Фосфоглюконо--лактон

CO2 CH2OH C O HO C H H C OH CH2O PO3H2 Ксилулозо-5-фосфат

O C H C OH H C OH H C OH CH2O PO3H2 Рибозо-5-фосфат H

CH2OH C O HO C H H C OH H C OH H C OH CH2O PO3H2 Седогептулозо7-фосфат

H

O C H C OH H C OH CH2O PO3H2 Эритрозо4-фосфат

Рибозо-5фосфат3-эпимераза

CH2OH C O CH2OH HO C H C O H C OH HO C H H C OH Транскетолаза H C OH H C OH CH2O PO3H2 CH2O PO3H2 Ксилулозо-5-фосфат Седогептулозо7-фосфат

H

H

O

C Трансальдолаза H C OH CH2O PO3H2 Глицеральдегид3-фосфат

CH2OH C O HO C H Транскетолаза H C OH CH2O PO3H2 Ксилулозо-5-фосфат

O C H C OH H C OH CH2O PO3H2 Эритрозо4-фосфат

CH2OH C O HO C H H C OH H C OH CH2O PO3H2 Фруктозо6-фосфат

23

CH2OH C O H C OH H C OH CH2O PO3H2 Рибулозо-5-фосфат

H

O C H C OH CH2O PO3H2 Глицеральдегид3-фосфат

CH2OH C O HO C H H C OH H C OH CH2O PO3H2 Фруктозо6-фосфат

H

O C H C OH CH2O PO3H2 Глицеральдегид3-фосфат

COOH H C OH C O H C OH H C OH CH2O PO3H2 3-Кето-6-фосфоглюконат

но ан нт о Сп

Рибозо-5фосфат изомераза

O C H C OH H C OH H C OH CH2O PO3H2 Рибозо-5-фосфат H

Синтез основных классов ГАГ

24

Схема TIGAR

Глюкоза out

мбрана е м я а н ч о Клет ADP in

TIGAR – TP53 Induced Glycolysis and Apoptosis Regulator

GLUT

ATP

Глюкоза Пентозы NADPH+H+

Гликолиз

TIGAR

Фр-2,6-дФ

я ци

Фр-6-Ф

АОЗ (GPx)

ара

ПФП

реп

Гл-6-Ф

p53

Фр-1,6-дФ 3-ФГА

ПВК

ФДА

Ац-КоА

АФК

ЦТК

ДЦ

25

Повреждения ДНК

Цикл Кори, цикл Фелига Цикл Кори Печень

кровь

Мышцы глюкоза

глюкоза COOH C O CH3

COOH C O CH3

ПВК

ПВК

COOH HC OH CH3

COOH HC OH CH3

лактат

лактат

Цикл Фелига Печень

кровь

глюкоза

глюкоза COOH C O CH3

Мышцы

NH3

моча

ПВК

COOH C O CH3

ПВК

COOH HC NH2 CH3

COOH HC NH2 CH3

аланин

аланин Кетокислоты

26

АК

Биохимия липидов Липиды-1

Жирные кислоты: насыщенные 4

Масляная

HOOC

Валериановая

HOOC

Капроновая

HOOC

Каприловая

HOOC

Каприновая

HOOC

Лауриновая

HOOC

5

6 8 10 12 14

Миристиновая HOOC 16

Пальмитиновая HOOC Стеариновая

18

HOOC

Жирные кислоты: ненасыщенные 4 HOOC

Кротоновая

Пальмитоолеиновая HOOC

9

10

Олеиновая

HOOC

9

10

Линолевая

HOOC

9

10

12

13

Линоленовая

HOOC

9

10

12

13

Арахидоновая

HOOC

Нервоновая

HOOC

16 18 18

15

18

16

20 5

6

8

9

11

12

14

15

15

24

16

Стериды CH3 CH2 C C H2C H Изопрен

Холестерол

HO

O O Эфир холестерола (O-миристоил-холестерол)

14

OH COOH O Холановая кислота

HO

OH

OH Гликохолевая кислота

COOH

HO

OH

C

N H

H2 C

COOH глицин OH

O O

HO

Холевая кислота

27

C

N H

S

OH

O таурин

OH Таурохолевая кислота

Глицерофосфолипиды, сфингозин и воска O H2C O C R1

H2C O CH CH R1

O C O CH

R2

O R2 C O CH

O CH3 H2C O P O CH2 CH2 N CH3 OH CH3 Плазмалоген

O H2C O P OH OH Фосфатидная кислота O H2C O C R1

O H2C O C R1

O R2 C O CH

O C O CH

R2

O H2C O P O CH2 CH2 NH2 OH Фосфатидилэтаноламин

O COOH H2C O P O CH2 CH NH2 OH Фосфатидилсерин O H2C O C R1

O H2C O C R1

R2

O R2 C O CH

O C O CH

R1 R2

O OH H2C O P O OH OH Фосфатидилинозитол

O CH3 H2C O P O CH2 CH2 N CH3 OH CH3 Фосфатидилхолин OH O CH2 C CH2 O H O P OH HO P O O O O CH2 CH2 C O CH HC O C O CH2 H2C O O Кардиолипин

Воска

OH OH

NH2 HO

OH

4

OH

18 5

Сфингозин

O C R3 C R4 O

R1 O

O C R2

Общая формула восков 16

O

O C

цетил-O-пальмитат 16

OH цетиловый спирт (цетол)

28

16

Синтез триглицеридов и фосфолипидов NAD+ NADH + H+

H2C OH АТФ АДФ H2C OH HC OH HC OH H2C OH Глицерол

глицеролкиназа (2)

H2C O PO3H2

глицерол-3-фосфат дегидрогеназа (1)

H2C OH C O

Гликолиз

H2C O PO3H2 Фосфодиоксиацетон (ФДА)

Глицерол-3-фосфат Ацил-КоА глицерол-3-фосфат ацилтрансфераза (2)

HS-КоА H2C O CO R1 HC OH

HO CH2 CH2 NH2 Этаноламин АТФ этаноламинкиназа (2) АДФ

CH3 HO CH2 CH2 N+ CH3 CH3 Холин АТФ холинкиназа (2) АДФ

H2C O PO3H2 1-ацилглицерол-3-фосфат Ацил-КоА 1-ацилглицерол-3-фосфат ацилтрансфераза (2)

HS-КоА H2C OH HC O CO R2

H2C O CO R1 HC O CO R2

ЦТФ фосфатидат цитидилтрансфераза (2) ФФн

O CH3 O H2C O PO3H2 H2C OH HO P CH2 CH2 NH2 HO P CH2 CH2 N+ CH3 1,2-Диацилглицерол2-МоноацилOH Фосфэтаноламин фосфат глицерол CH3 OH (фосфатидат) Фосфохолин Ацил-КоА ЦТФ моноацилглицеролH2O этаноламинхолинЦТФ ацилфосфатфосфатидатфосфатФФн трансфераза (2) фосфогидролаза (3) цитидилцитидилФФн трансфераза (2) трансфераза (2) Фн HS-КоА ЦДФ-этаноламин

ЦМФ

ЦДФ-холин

H2C O CO R1 HC O CO R2 H2C OH 1,2-Диацилглицерол

H2C O CO R1

NH2

CH O CO R2

N

O H2C O N O P O P O CH2 O OOЦДФ-диацилглицерол OH OH

Инозитол ЦМФ

фосфатидилинозитолсинтаза (2)

O

Фосфатидилглицерол

кардиолипинсинтаза (2)

ЦМФ

OH диацилицерол- ЦМФ Ацил-КоА диацилицеролO CH2 C CH2 O этаноламиндиацилицеролH2C O CO R1 H ацилфосфохолин-фосфоO P OH HO P O трансфераза (2) CH O CO R трансфераза (2) трансфераза (2) 2 HS-КоА O O H2C O CO R1 H2C O CO R1 3SAM H2C O OH OH H2C O CO R1 O CH2 CH2 O O P O HC O CO R2 CH3 HC O CO R2 HC O CO R2 R C O CH HC O C R3 1 OH OH2C O P O CH2 CH2 N CH3 H2C O P O CH2 CH2 NH2 OH R2 C O CH2 H2C O C R4 H2C O CO R3 O OH OH O OH CH3 Кардиолипин O O Триацилглицерол Фосфатидилинозитол Фосфатидилхолин Фосфатидилэтаноламин (лецитин) Серин CO2 фосфатидилфосфатидилсеринФормулы ЦДФ-производных холина и этаноламина серинсинтаза (2) декарбоксилаза NH2 NH2 (4) Этаноламин N N H2C O CO R1 O O CH3 O O N O HC O CO R2 N O H2N CH2 CH2 O P O P O CH2 O H3C N+ CH2 CH2 O P O P O CH2 O H2C O P O CH2 CH NH2 OH O CH3 OH O O OH COOH OH OH OH OH ЦДФ-холин Фосфатидилсерин ЦДФ-этаноламин

29

Синтез эйкозаноидов

Фосфолипиды Фосфолипаза А2

Арахидоновая кислота COO CH3

Циклооксигеназа

Липооксигеназа

Простагландин H2 O

OH

OH

COO

COO CH3

O OH

Лейкотриен B4

Другие простагландины Тромбоксаны

O COO CH3 OH

OH

Простагландин А2

Тромбоксан А2

OOC O CH3 OH

COO CH3

O O

OH

Простагландин I2 (простациклин)

30

Липиды-2 Схема метаболизма ацетил-КоА (синтез и утилизация)

ПВК

ЦТК

Некоторые АК

O H3C C~SКоА

ЖК

МалонилКоА

2CO2

ЖК Ацетоацетил-КоА ФЛ

Ацетоацетат Кетоновые тела

ТАГ

β-ОМГ-КоА Желчные кислоты ХС Стероиды

31

Катаболизм триацилгицеролов (ТАГ), глицерола. Энергетический баланс

Катаболизм триацилглицеролов O H2C O C R1 O CH O C R2 O H2C O C R1 Триацилглицерол

H2O

O H2C O C R1 H2O O CH O C R2

CH3-CO~SКoA

Триацилглицероллипаза (3)

H2C OH

CH3-CO~SКoA

H2O CH3-CO~SКoA

H2C OH

H2C OH

O CH O C R2

Триацилглицероллипаза (3)

Моноацилглицероллипаза (3)

H2C OH

1,2-диацилглицерол

2-моноацилглицерол

CH OH H2C OH Глицерол

Окисление глицерола (по аэробному гликолизу) NAD+ NADH + H+ ATP ADP O H NAD+ Pi NADH+H+ H2C OH C O O PO32H2C OH АТФ АДФ H2C OH C C O HC OH H C OH HC OH глицерол-3-фосфат триозофосфатH C OH глицеролфосфоглицератO PO3H2 CH2O PO323-фосфоизомераза (5) H2C OH киназа (2) H2C O PO3H2 дегидрогеназа (1) H2C киназа (2) CH2O PO32глицеральдегид 3-ФосфоФосфодиоксиацетон Глицерол Глицерол-3-фосфат дегидрогеназа (1) глицеральдегид (ФДА) 1,3-Дифосфоглицерат O

OH

O

OH

C C 2H C OH фосфо- H C O PO3 CH2OH CH2O PO32- глицератмутаза (5) 2-Фосфоглицерат 3-Фосфоглицерат

H2O енолаза (4)

O

OH

C C O PO32CH2

Фосфоенолпируват

ATP

ADP

пируваткиназа (2)

HS-CoA + NAD+ ТПФ, NADH+H OH липоамид, C O S CoA FAD C O C пируватCH3 CH3 дегидрогеназный комплекс (1,2) Ацетил-КоА Пируват

O

Баланс окисления ТАГ = Баланс окисления глицерола + баланс окисления ЖК Глицерол: -1+3+3+1+1+3+12=22 АТФ Если все 3 ЖК=С16, то прибавляем 3130=390. Общий баланс: 22+390=412 АТФ 32

ЦТК

CO2 + H2O

Метаболизм (синтез и утилизация) кетоновых тел: O HSКoA H3C C SКoA ГМГ-КоА O синтаза (2) Ацетил-КоА H3C C CH2 C SКоА O + Ацетил-КоАO ацетилH3C C SКoA Ацетоацетил-КоА трансфераза O Ацетил-КоА (Тиолаза) (2) H3C C SКoA Ацетил-КоА

CH3 O HOOC CH2 C CH2 C SКоА OH -Гидрокси--метилглутарил-КоА (ГМГ-КоА) ГМГ-КоА лиаза (4)

Биосинтез

H3C C CH2 COOH O Ацетоацетат NADH+H+ CO2 -Гидроксио аннбутират дегидрогеназа (1) т н о Сп H3C C CH3 NAD+ O Ацетон H3C CH CH2 COOH OH -Гидроксибутират

Утилизация NAD+

NADH+H+

Сукцинил-КоА Сукцинат

O H3C C CH2 COOH H3C CH CH2 COOH H3C C CH2 C SКоА Сукцинил-КоА-Гидроксибутират O OH O 3-кетоацилдегидрогеназа (1) Ацетоацетат -Гидроксибутират Ацетоацетил-КоА трансфераза (2) HSКоА Тиолаза (2) O O + H3C C SCoA H3C C SCoA Ацетил-КоА Ацетил-КоА

33

-Окисление жирных кислот HS-CoA ATP AMP+PPi O O R CH2 CH2 C OH R CH2 CH2 C SCoA Ацил-КоА синтетаза Ацил Ацил-КоА O R CH2 CH2 C SCoA Ацил-КоА

H3C H3C N CH2 CH CH2 COOH H3C H3C O H3C N CH2 CH CH2 COOH Карнитин- R CH CH C + HS-CoA H3C 2 2 OH пальмитоил O Карнитин трансфераза Ацилкарнитин

+

FAD

O R CH2 CH2 C SCoA Ацил-КоА

R CH

FADH2

Ацил-КоА дегидрогеназа H2O

O CH C SCoA Еноил-КоА

Еноил-КоА гидратаза

O R CH CH C SCoA Еноил-КоА OH O R CH CH2 C SCoA -Гидроксиацил-КоА

NAD+ NADH + H+

OH O R CH CH2 C SCoA -Гидроксиацил-КоА

O O R C CH2 C SCoA -Гидроксиацил-КоА -Кетоацил-КоА дегидрогеназа HSCoA

O O R C CH2 C SCoA -Кетоацил-КоА

O R C SCoA Ацил-КоА

Тиолаза

O + H3C C SCoA Ацетил-КоА

С нечетным числом атомов углерода CO2 ATP ADP+Pi CH3 H H3C CH2 C SCoA HOOC C C SCoA HOOC C C SCoA Пропионил-КоА МетилO H O CH3 O карбоксилаза малонил-КоА Пропионил-КоА D-МетилL-Метилмалонил-КоА рацемаза (биотин) малонил-КоА Метилмалонил-КоА мутаза HOOC CH2 CH2 C SCoA Сукцинил-КоА O

Ненасыщенные жирные кислоты 13

12

10

O C SCoA

9

18

линолеоил-КоА 3 Ацетил-КоА O 7 6 4 3 C SCoA 12 3-цис-6-цис-Диеноил-КоА 3-цис(или транс)-2-трансеноил-КоА изомераза 3 цикла -окисления

7 12

5 Ацетил-КоА 4 цикла -окисления C SCoA 3 2-транс-Еноил-КоА O 3-цис(или транс)-2-трансеноил-КоА изомераза

C SCoA 2 6  -транс- -цис-Диеноил-КоА O 3

1 цикл -окисления 5

4

1 Ацетил-КоА 2

C SCoA 10 3 O 2-транс-4-цис-Диеноил-КоА

2

10

2

6

NADPH+H+ NADP+10

2-транс-4-цисДиеноил-КоА редуктаза

34

4

C SCoA  -транс-Еноил-КоА O 3

3

Липиды-3 Биосинтез ЖК

Насыщенные HS—АПБ HS—КоА

H3C CO S CoA АТФ + HOH + CO2 ацетил-КоА ацетил-КоА АДФ + H3PO4 карбоксилаза (6) ацетил трансацетилаза (2) HOOC CH2 CO

H3C CO

малонилтрансацилаза (2)

S АПБ ацетил-АПБ

S CoA малонил-КоА

HS—АПБ HS—КоА

HOOC CH2 CO

S АПБ малонил-АПБ

ацил-АПБ-малонил-АПБ ацетилтрансфераза (2)

CO2 H3C CO CH2 CO

NADPH + H

S АПБ Ацетоацетил-АПБ

кетоацил-АПБ редуктаза (1)

NADP

H3C CH CH2 CO S АПБ OH 3-гидроксибутирил-АПБ

гидроксиацил-АПБ

HOH

дегидратаза (4)

H3C CH CH

NADPH + H NADP

CO

S АПБ кротонил-апб

еноил-АПБ редуктаза (1)

H3C CH2 CH2 CO

S АПБ бутирил-апб деацилаза (3)

ВЖК с четным n атомов C 35

Ненасыщенные

H3C (CH2)7 CH

CH (CH2)7 CO

Олеоил-КоА

HOH + NADP O2 + NADPH + H

S КоА

десатураза (1)

H3C (CH2)16 CO

S КоА Стеароил-КоА

элонгаза

малонил-КоА, NADPH

H3C (CH2)14 CO

S КоА Пальмитоил-КоА десатураза (1)

O2 + NADPH + H HOH + NADP H3C (CH2)5 CH

CH (CH2)7 CO S КоА Пальмитоолеоил-КоА

36

Синтез холестерола O Ацетил-КоА HSКoA HSКoA H3C C SКoA 2NADPH+H+ 2NADPH O CH3 O Ацетил-КоА CH3 CO2 H3C C CH2 C SКоА HOOC CH2 C CH2 C SКоА + O Ацетил-КоАHOOC CH2 C CH2 CH2 OH ГМГ-КоА O OH ГМГ-КоА ацетилсинтаза (2) H3C C SКoA Ацетоацетил-КоА -Гидрокси--метилOH редуктаза (1) трансфераза глутарил-КоА (ГМГ-КоА) Ацетил-КоА Мевалоновая кислота (Тиолаза) (2)

АТФ АДФ

АТФ АДФ АТФ АДФ CH3 O CH3 CH3 O O HOOC CH2 C CH2 CH2 O P O HOOC CH2 C CH2 HOOC CH2 C CH2 CH2 O P O P O фосфомевалонатпирофосфоOH O O OH O O мевалонаткиназа (2) мевалонат5-фосфомевалонат 5-пирофосфомевалонат киназа (2) O P Oдекарбоксилаза (4) OФн CH3 O O CH3 O O O CO2 H2C C CH2 CH2 O P O P OH3C C CH CH2 O P O P O O P O пирофосфоИзопентенилИзопентенилДиметилаллилOOO O мевалонатИППФ Oпирофосфатпирофосфат пирофосфат декарбоксилаза (4) + изомераза (5) (ИППФ) (ДМАПФ) O O P O ДМАПФ O-

Геранилпирофосфатсинтаза (2)

O O O P O P OГеранилпирофосфат OO-

O O O P O P OФФн ИППФ OOФарнезилпирофосфатсинтаза (2)

Фарнезилпирофосфат + OOO P O P O O O Фарнезилпирофосфат

37

O O CH2 O P O P OO3-фосфо- O 5-пирофосфомевалонат O P OOO P OO-

O O O P O P OOO-

Фарнезилпирофосфатфарнезилтрансфераза (2)

Сквален Сквален

1/2 O2 NADP+ NADPH+H+ Ланостеролсинтаза (5)

Сквален эпоксидаза (1)

Несколько реакций

HO O

Сквален-2,3-эпоксид

Ланостерол

38

HO

Холестерол

Биохимия белков и нуклеиновых кислот Белки-1 Эндогенный пул аминокислот, его образование и утилизация экскреция Глюкоза Кетоновые тела

мочевина альфа-кетокислоты

NH3

Катаболизм белков тканей

CO2,, HOH, ATP

Полостные протеазы

Белки пищи

катехоламины

Производные АК с гормональной f-цией

Эндогенный пул аминокислот

тироксин

Азотсодержащие белковые соед-ния Катепсины Пептиды

Биосинтез из углеводов

Белки

биогенные амины гормоны нуклеотиды гем креатин

Регуляторные пептиды

Схема Мейстера R CH COOH NH2 АК вне клетки

клеточная мембрана

y-глутамил-трансфераза

H2C SH CH CO NH CH2 COOH Цистиенил-глицин NH2

R CO NH CH COOH CH2 у-глутамилCH2 аминокислота H2N CH COOH

Пептидаза

NH2 CH2 COOH глицин

R CH COOH NH2 АК внутри клетки

у-глутамилциклотрансфераза (2)

O

N H

H COOH

5-Оксопролин

5-Оксопролиназа(3)

АТФ

АДФ + Рi

H2C SH CO NH CH CO NH CH2 COOH у-Глутамил-цистеинил-глицин CH2 (глутатион) CH2 H2N CH АДФ + Рi COOH Глутатионсинтетаза (6)

H2C SH CH COOH NH2 цистеин

COOH y-ГлутамилцистеинCH2 синтетаза(6) CH2 H2N CH COOH Глутаминовая кислота АТФ

39

АТФ H2C SH CO NH CH COOH CH2 CH2 H2N CH COOH

у-Глутамил-цистеин АДФ + Рi

Синтез соляной кислоты и его регуляция

Плазма

Просвет желудка

Обкладочные клетки

CO2 Карбоангидраза H2CO3 +H2O K+

CO2

АТФ

H+/K+ -АТФаза

K+

H+

H+

АДФ+Рi

HCO3-

HCO3-

Cl-

HCl

Cl-

Cl-

Белки-переносчики анионов

Хлоридный канал

Регуляция: Ацетилхолин

Гистамин

R1

R2

R3

Gs-белки

Ca

2+

Простагландины Е

АЦ

АТФ

Гастрин

R4

Gi-белки

цАМФ

Ca2+

Протеинкиназы K+

Омепразол

H+ 40

Гниение белков, обезвреживание продуктов гниения:

HO Тирозин

CH2 CH COOH NH2

HO

CH3 Крезол

NH2 CH2 CH COOH N H Скатол

N H Индол

Индоксил ФАФС

O S O3K

3',5'-АДФ

N H Животный индикан

Индоксилсерная кислота COOH H2N

COOH H2N

орнитин

CO2

NH2

лизин

H2N CO2

NH2

H2N

кадаверин

N N

NH2

алканы, изоалканы, +гидроксипроизводные

COOH O

N N

OH

CH2 O

O O O P O O-

BCAA (лей, иле, вал)

NH2 путресцин

NH2 O O HO S O P O O OH

Индол

CH3

N H Триптофан Индол

HO

OH

OH

O O HN O P OH OH O N O HO P O CH2 O O OH OH Уридиндифосфоглюкоровая кислота (УДФГК)

3'-фосфоаденозин5'-фосфосульфат (ФАФС)

41

Переваривание белков

Ферменты, переваривающие белки Сериновые протеазы

Ала Гли Сер O

Тир Фен Мет ЛейO

Арг Лиз O

O H HN CHC N CHC O H

O H HN CHC N CHC O H

Эластаза

O H NH CHC N CHC O H

Трипсин

Химотрипсин

Трипсиноген

Проэластаза

Металлопротеазы

Химотрипсиноген

Аспарагиновые протеазы

Ала Вал Иле Лей Арг Лиз O

Тир Фен Лей O

O H H2N CHC N CHC OH H

O H H2N CHC N CHC OH H

Пепсин

Карбоксипептидаза А Карбоксипептидаза В

H+ Пепсиноген

Прокарбоксипептидаза А,В O O H H2N CHC N CHC OH H H

O H2N CHC OH H

Дипептидаза HOH

+

Глицин Реннин (химозин)

Казеин

O H2N CHC OH H

Глицин Ca2+

Параказеин

Гликопептид

H2N CH CH3

O C

R

Аланинаминопептидаза (высвобождает N-концевую молекулу аланина)

O H2N CH C CH2 CHCH3 CH3

42

R Лейцинаминопептидаза (высвобождает N-концевую молекулу аланина)

Белки-2:

Пути детоксикации аммиака: связывание (нервная и мышечная ткани)

трансформация (Цикл синтеза мочевины)

глутаминсинтетаза (6) Глн + АДФ + Ф н Глу + АТФ

Глн

глутаминаза (3) H2O

NH3

Глу

NH3 NH4+

аспарагинсинтетаза (6) Асн + АДФ + Ф н Асп + АТФ Глн

выведение (почки и печень)

Асн

аспарагиназа (3) H2O

Глу

Асп

NH3 NH4+

Вступление АК в ЦТК

Глюкоза ГНГ

CO2

Ала Сер Гли Цис Трп Тре

COOH C O

Лей Трп Лиз Фен Тир

CO2

CH3 Пируват

ФЕП

CH3 C O S-KoA Ацетил-КоА

Асп Асн

Фен Тир Асп

COOH O C CH2 COOH Оксалоацетат

HOOC C C COOH H H Фумарат

H2C COOH HO C COOH H2C COOH Цитрат

O

COOH CH2 CH2 C S-KoA

H2C CH2 COOH HOOC C O -кетоглутарат

CH3 C O CH2 C O S-KoA Ацетоацетил-КоА

Кетоновые тела

Глу Глн Гис Про Арг

Сукцинил-КоА

COOH O H3C CH C S-KoА Метил-малонил-КоА

43

H3C CH2 C

O

S-KoА Пропионил-КоА

Иле Вал Мет Тре

Цикл синтеза мочевины: HOOC CH2

НАДФ+ НАДФН • Н+

R

CH2 CH COOH Глутамат NH2

C

COOH

O

Глутамат дегидрогеназа (1)

альфа-кетокислота

R

Трансаминаза

CH COOH NH2 аминокислота

альфа-Кетоглутарат

2 АТФ + HCO3- + NH3

Карбомоилфосфатсинтетаза (6) H2N Карбомоилфосфат

Орнитин

Митохондрия C O

OPO32- + 2 АДФ + Pi

O

Pi

C

NH2

NH (CH2)3

Орнитин-карбамоилтрансфераза (2)

CH NH3+ COOЦитруллин

NH3+ (CH2)3 HC NH3+ COOОрнитин

Аргиназа (3)

Цитруллин

HOH

COOАргининосукцинатсинтетаза (6)

АДФ + PPi

HOH H2N C NH2+ NH (CH2)3 HC NH3+ COOАргинин

CH NH3+

АТФ

O H2N C NH2 Мочевина

COOCH2

Аспарат

COOCH2 Аргининосукцинатлиаза (4)

COOCH CH COOФумарат

NH C NH NH COO(CH2)3 АргининоHC NH3+ сукцинат COOCH

альфа-Кетоглутарат

фумараза COOCH2 HC OH COOМалат

COOCH2 C O COOОксалоацетат

Суммарное уравнение: Аспарагиновая кислота + NH3 + CO2 + 3АТФ

44

Глутамат

3 HOH + Мочевина + Фумарат + 2 АДФ + АМФ + 2 Pi + пирофосфат

Белки-3 Синтез катехоламинов

фенилаланин-4 монооксигеназа (1)

COOH CH2 CH NH2

O2

Фенилаланин

HO

CH2 CH NH2

HOH

Тирозин

COOH HO

COOH

Тирозингидроксилаза (1)

CH2 CH

HO HO

NH2

O2

COOH CH2 CH NH2

HOH

Тирозин

Диоксифенилаланин (ДОФА) ДОФА-Декарбоксилаза (4)

HO HO

Дофамин бета-гидроксилаза (1)

OH CH

CH2 NH2

Норадреналин

O2

S-аденозилметионин

Фенилэтаноламин-N-метилтрансфераза (2)

S-аденозингомоцистеин HO HO

OH CH

HO HO

HOH

CH2 NH CH3

Адреналин

45

CO2

CH2 CH2 NH2 Дофамин

Метаболизм SAM и креатина CH3 S N5-CH3-ТГФК CH2 CH2 HC NH2 Метилтрансфераза(2) COOH Метионин

АТФ

ТГФК

PPi+Pi Метионинаденозилтрансфераза (2)

NH2 N

CH3 N CH2 O S H H CH2 H CH2 HOH OH HC NH2 COOH

SH CH2 CH2 H2N CH COOH Гомоцистеин

N N

S-аденозилметионин NH2 N

Аденозин H2O

N

N N CH2 O S H H CH2 H CH2 HOH OH HC NH2 COOH S-аденозилгомоцистеин

Гуанидилацетатметилтрансфераза (2)

NH2 C NH NH CH2 CH2 + ГлицинамидиноCH2 трансфераза(2) H N CH 2 COOH Аргинин Орнитин

HN C NH2 NH H2C COOH Гуанидинацетат

HN C NH2 N CH3 H2C COOH Креатин

Цикл Мейстера и цикл Робертса (ГАМК-шунт) HOOC CH CH2 CH2 COOH NH2 Глутаминовая кислота

гамма-глутамилцистеин-синтетаза (6)

АТФ

цистеин

CO2

АДФ + Pi

CH2 CH2 CH2 COOH NH2

H2C SH CO NH CH COOH CH2 CH2 H2N CH гамма-Глутамилцистеин COOH

Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК)

(O) ГАМК-аминотрансфераза (2)

АТФ глутатионсинтетаза (6)

глутаматдекарбоксилаза (4)

глицин

NH4+

АДФ + Pi

O C CH2 CH2 COOH H Янтарный полуальдегид

H2C SH CO NH CH CO NH CH2 COOH CH2 CH2 гамма-ГлутамилH2N CH цистеинил-глицин COOH (глутатион)

HOH

OH CH2 CH2 CH2 COOH

NAD+

ГОМК +

NADH • H

HOOC CH2 CH2 CH2 COOH Янтарная кислота

46

NH2 CH2 COOH Глицин

Интеграция обмена белков, липидов, углеводов Липиды

Углеводы

Жирные кислоты

Глицерин

Глюкоза

Ацетоацетил-Коа

Ацетил-Коа

Пируват

ЦТК

HOH CO2 Кетогенные АМК

Гликогенные АМК

Аминокислоты

Белки

Белки-4 Репликационная вилка (По Березову и Коровкину, 1998) 5'

3'

ДНК-гираза

Праймасома

Комплекс белков dnaA и dnaB

ДНК-хеликазагер-белок Праймаза

ДНК-связывающие белки

3' 3'

Фрагменты Оказаки

5'

5'

Праймер

3'

5' Ведущая цепь

ДНК-полимераза III

ДНК-полимераза I - катализирует отщепление затравочного олигорибонуклеотидного праймера и заполнение образующихся после этого пробелов дезоксирибонуклеотидами.

Удаление праймера

Отстающая цепь

ДНК-полимераза I

ДНК-полимераза III - катализирует стадию элонгации репликации ДНК. ДНК-лигаза - выполняет функцию соединения двух цепей ДНК. ДНК-хеликаза (гер-белок) - выполняет фунцкию раскручивания двойной спирали ДНК. Праймаза - катализирует синтез короткого олигорибонуклеотида (праймера) с которого начинается синтез ДНК. ДНК-гираза - учавствует в сверхспирализации, обеспечивая как репликацию, так и транкскрипцию ДНК.

47

ДНК-лигаза

Синтез пуринов Схема синтеза пуринового кольца

CO2 воздуха гли

аспартат

HN 1 HC N10-формилТГФК

2

CH2 6

3

N

5C

4

NH 7

8

C

9

CH

N

Амидная группа глн

48

N5,N10-метенилТГФК

O HN N

HOH НАД+

ИМФ-дегидро геназа (1)

H2N CH COOH CH2 COOH

N

Асп

N

O H2C O

P

OH

ГТФ

OH

Инозиновая кислота (ИМФ)

Аденилосукцинатсинтетаза (6)

2+

Mg

ГДФ + Pi

НАДН • H+

COOH O

CH CH2 NH

N

HN

N

HN O

N H

N

COOH

O H2C O

P

N

N

OH

OH

Ксантиловая к-та

O H2C O

Аденилоянтарная к-та

OH

Mg2+

АТФ

Аденилосукцинат лиаза (4)

Глн

ГМФсинтетаза(6)

COOH CH

Глу

АДФ + Pi

NH2

N

HN

N

N

P OH

N

O H2C O

P

OH

OH

АМФ

ГМФ

ГМФ + АТФ

ГДФ + АДФ

ГДФ + АТФ

ГТФ + АДФ

49

COOH

Фумарат

O H2 C O

N

CH

N

HN

O

H2N

P OH

OH

Синтез пиримидинов:

CO2

NH2 C O

Карбомоилфосфатсинтетаза (6)

Mg2+

Глн

2 АДФ + Pi

2 АТФ

O HO P OH O

Аспартаткарбамоилтрансфераза (2)

HOOC

+

H

CH2 H2N

CH2

N H H2C N H

CH COOH

CH COOH

N-карбамоиласпартат

Аспартат

Карбамоилфосфат

HOOC

Дегидрооротаза HOH ФФн

O HN ОМФдекарбоксилаза (4)

O

CH

C

ФРПФ Оротатфосфорибозилтрансфераза (2)

C COOH N H2C O

P

O

HN O

OH

Дегидрооротат дегидрогеназа (1)

CH

C

C COOH N H

O

O

O

O HN

CH

C

CH

O

ТГФК

O

N

...

HN

CH

C

CH

O

N

O

O

P

H2 C O

OH

O

OH

Уридин-5-фосфат (УМФ)

P

OH

O C CH3

HN O

C

CH N

O H2C O

P

OH

OH

OH

Дезоксирибо-уридин5-фосфат (дУМФ) 50

ДГФК

CH COOH N H

Дигидрооротовая кислота

НАДФН + H+

Тимидилатсинтаза (2) O

O H2C

N5,N10-CH2-ТГФК

CH2

C

НАД+ НАДФ+

Оротидин-5-фосфат (ОМФ) CO2

O

НАДН + Н+

Оротовая кислота

OH

HN

Тимидин-5-фосфат (ТМФ)

Белки-5 Распад пуринов O

NH2 N

N Аденозин

N

N

HN H2N Гуанозин

N

N

N

Рибоза

Рибоза HOH

H3PO4

Аденозиндезаминаза (3)

Нуклеозидфосфорилаза (2)

NH3

рибозо-1фосфат O N

HN инозин

O

N

N

HN

N

H2N

Рибоза

Гуанин

HOH

H3PO4

Гуаниндезаминаза (3)

Нуклеозидфосфорилаза (2)

NH3

рибозо-1фосфат HOH + O2

O

O

H2O2

N

HN

гипоксантин

N H

N

N

N H

N

HN Ксантиноксидаза (1)

O

N H

N H

Ксантин

HOH + O2 Ксантиноксидаза (1)

H2O2

O HN O Мочевая кислота

51

H N O

N H

N H

Распад пиримидинов: NH2 Цитидиндезаминаза (3)

N O

O

O

N

Рибоза цитидин

O

HOH NH3

N

O

уридин

Дезоксирибоза

HOH H3PO4

HOH

H3PO4

тимидин фосфорилаза (2)

уридиннуклеозидаза (3)

уридинфосфорилаза (2)

рибоза

2-дезоксирибоза

рибозо-1-фосфат O

O

HN

O

урацил

N H

НАДФН • Н+ Дигидроурацилдегидрогеназа (1)

НАДФ+

НАДФ+ O

HN

HOH

CH3

HN N H

O

дигидроурацил

N H

HOH

Дигидропиримидиназа (3)

дигидротимин

Дигидропиримидиназа (3)

H2N C N CH2 CH COOH O H CH3

H2N C N CH2 CH2 COOH O H (N-карбамоил-амино-

HOH

тимин

НАДФН • Н+

Дигидроурацилдегидрогеназа (1)

O

O

2-дезоксирибозо-1фосфат CH3

HN N H

CO2

тимидин

N

Рибоза

уридиннуклеозидаза (3)

O

CH3

HN

HN

(N-карбамоил-аминоизомасляная кислота)

пропионовая кислота)

HOH

NH3

Мочевина

H2N CH2 CH2 COOH

NH3

CO2

H2N CH2 CH COOH CH3 бета-амино-

бета-аланин

изомасляная к-та

52

Схема биосинтеза белка (прокариотическая клетка)

53

Биохимия гормонов и витаминов Гормоны-1 Обмен Ca/P Фосфат

Увеличение количества Ca

Сосуд

Кальций

Фосфат Кальций

7

1

Уменьшение количества Ca Паращитовидная железа

Кишечник 6

Фолликул

2

8

Почка

5 1,25 OH-D3 синтез

Парат гормон Кальцитонин

4

кальций

9

фосфат

3 Разрушение ткани

реминерализация Кость

Метаболизм витамина D

54

Принципы организации НЭС

55

Гормоны-2 Формулы гормонов OH O O H H2C C C NH CH C H2C NH CH2 C O

HN

N

CH C

O NH2

OH

I

I

I

OH

O I

N

CH CH2 NH CH3 OH

HO

O I

HO

I

HO

I

Адреналин

Эстрадиол

Тиролиберин CH2

CH2

HC NH2 COOH

HO

HO

CH2 CH2 NH2

N H

COOH

Тетрайодтиронин (тироксин) CH2OH CO OH

HO

HC NH2

HO

Серотонин

Трийодтиронин

Норадреналин

CH3 CO

OH

CH CH2 NH2 OH

O

CH2OH CO

HO O

O

Кортизол

O

Тестостерон

O

Прогестерон

OH

OOC

COOH O

COO CH3

O O

Альдостерон

CH3

OH OH

Тромбоксан А2

CH3

OH

OH

Простациклин (PGI2)

Лейкотриен B

Синтез серотонина H2N

CH CH2

дигидро биоптерин

COOH тетрагидро биоптерин

O2

CH

H2N

H2O

COOH

CH2 HO

N H

триптофангидроксилаза(1)

N H

Триптофан

CO2

5-гидрокситриптофан

декарбоксилаза циклических аминокислот (4) CH2

CH2 NH2

HO N H

56

Серотонин

Синтез тиреоидных гормонов

1 Захват йода

2 Оксидаза

NH2

I2 + HO

CH2 CH COOH

4 Дегалогеназа

Тирозин Тирозинйодиназа I

Свободный МИТ

HO

NH2 CH2 CH COOH

Монойодтирозин

I

Свободный ДИГ

HO

NH2 CH2 CH COOH

I

Дийодтирозин 3 Конденсируйющий фермент

I

Свободный

Т3

Протеаза

HO

I O

CH2 CH COOH I

I

Свободный

Т4

Протеаза

HO

57

Трийодтиронин

I O

I

NH2

NH2 CH2 CH COOH

I

Тироксин

Биохимия органов и систем Кровь-1 Основные биохимические константы I. Азотсодержащие соединения 1.

2.

3.

4.

5.

Общий белок Альбумины Глобулины Фибриноген Остаточный азот

6.

Количество гемоглобина

7.

8.

Аминокислоты Мочевина

9.

Мочевая кислота

10.

11.

12.

Общий билирубин Прямой билирубин Непрямой билирубин

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

30.

31.

32.

33.

34.

35.

36.

37.

38.

39.

40.

41.

42.

43.

44.

45.

46.

47.

48.

49.

50.

65-80 г/л 40-50 г/л 20-35 г/л 2-4 г/л 14,3-28,5 ммоль/л м: 130-160 г/л ж: 115-145 г/л 4 ммоль/л 2,5-8,3 ммоль/л м: 262-452 мкмоль/л, ж: 137-393 мкмоль/л 8,5-20,5 мкмоль/л 0-5,1 мкмоль/л до 16,5 мкмоль/л

II. Электролиты, показатели pH Калий (плазмы) Натрий Кальций общий Кальций свободный Магний Железо Хлориды Гидрокарбонат ион Неорганические фосфаты pH крови артериальной pH крови венозной Крайние пределы рН, совместимые с жизнью III. Ферментативная активность, гормоны АСТ (аспартатаминотрансфераза) АЛТ (аланинаминотрансфераза) ЛДГ (лактатдегидрогеназа) Альфа-амилаза Кислая фосфатаза Щелочная фосфатаза Холинэстераза Альдостерон Ангиотензин II Кальцитонин Т3 Т4 В12 IV. Углеводный и липидный обмен Глюкоза Общие липиды Триглицериды Общий холестерин ЛПВП ЛПНП Жирные кислоты Кетоновые тела Лактат V. Физико-химические показатели Осмотическое давление Онкотическое давление Вязкость крови Относительная плотность

58

3,6-6,3 ммоль/л 135-152 ммоль/л 2,2-2,75 ммоль/л 1-1,15 ммоль/л 0,8-1,0 ммоль/л 9-31 мкмоль/л 95-100 ммоль/л 19-25 ммоль/л 0,81-1,55 ммоль/л 7,40 7,35 7,0-7,8 0,1-0,45 ммоль/ (л × ч) 0,1-0,68 ммоль/ (л × ч) < 7 ммоль/ (л × ч) 24-151 Ед/л 3-10 Ед/л 30-90 Ед/л 5-12 Ед/мл <220 нмоль/л 10-30 нмоль/л <50 нг/л 1,1-2,9 нмоль/л 64-154 нмоль/л 180-900 пг/мл 3,3-5,5 ммоль/л 3,5-8 г/л 0,5-2,1 ммоль/л менее 5,2 ммоль/л 0,9-1,9 ммоль/л менее 2,2 ммоль/л 0,5 ммоль/л 0,5 ммоль/л 0,9-1,7 ммоль/л 7,6-8,1 атм 0,03-0,04 атм 5 г / (см×с) 1,05-1,06

Кровь-2 Синтез гема митохондрия ГЕМ

H+ O

H2C NH2

+

COOH Глицин

C CH2 CH2 COOH S- KoA Сукцинил-КоА

Fe2+

протопорфирин IX 3H2O2 3O2

-Аминолевулинат-

CO2 , KoA-SH

синтаза (2)

феррохелатаза (4)

протопорфириноген оксидаза (1)

протопорфириноген IX 2CO2+2H2O

2

O2

H2N CH2 C CH2 CH2 COOH O 2 -Аминолевулиновая кислота (-АЛК)

копропорфириноген-III оксидаза (1)

копропорфириноген III

2

H2N CH2 C CH2 CH2 COOH O 2 -Аминолевулиновая кислота (-АЛК) Порфобилиногенсинтаза (4)

COOH CH2 CH2

HOH

COOH

4

COOH CH2 C H2C C NH2

CH2 CH2 C

гидроксиметилбилансинтаза (2), уропорфириноген-III синтаза (4)

CH

HOOC H2C

A

NH HN

HOOC H2C

4 NH4+ HOH

N H 4 Порфобилиноген (ПБГ)

D

NH HN

CH2 HOOC CH2

COOH CH2 COOH CH2 B CH2

C

4CO2

COOH CH2 CH2 H3C

CH2 H2C COOH

H3C

H3C

CH3

NH HN

CH2 CH

CH2 CH H3C

NH HN

CH2 HOOC CH2

CH3 CH2 H2C COOH

протопорфириноген IX

H3C

NH N

CH2 HOOC CH2

CH3 N HN

CH3 CH2 H2C COOH

копропорфириноген III

CH2 CH CH2 CH

H3C

CH3

H3C

CH2 H2C COOH

протопорфирин IX

59

NH HN

CH2 HOOC CH2

уропорфириноген III

CH2 CH

NH HN

Уропорфириноген декарбоксилаза (4) COOH H3C CH2

CH3 COOH CH2 CH2

CH3

N

N Fe2+

N

N

CH2 HOOC CH2

CH2 CH

CH3

CH2 H2C COOH

гем

Распад гема

Гем-оксидаза CH2 CH H3C

CH3

N

N

CH2 CH

CH3

Fe H3C

O

N

CH2 HOOC CH2

CH3

CH2 CH

COOH CH2 CH2 CH3

NADPH + O2

3+

CO+Fe +NADP

N H

+

N H

N

N H

NADP+

гем

COOH CH2 CH3 CH2

CH2 CH3 CH O

N H

COOH CH2 CH2 CH3

N H H

УДФГК

N

H

N H

CH3

COOH O

O

N H

N H

N

N H

OH CH3

билирубин

O

O

стеркобилин 60

O

OH

OH

CH3

N H

билирубин

O

OH

CH3 CH2

O

УДФ-глюкуронил трансфераза (2)

O

CH3 CH2

CH2 CH3 CH

УДФ

COOH

COOH CH2 CH2 CH3

O

биливердин

NADPH

биливердин редуктаза (1)

CH2 H2C COOH

COOH CH2 CH3 CH2

CH3

CH2 CH

Гем-оксидаза

2+

N

COOH CH2 CH3 CH2

CH2 CH

OH OH

OH O C CH3

CH2 CH2

N H H

C O CH2 CH2 CH3

H

N

OH CH3 N H

CH2 CH O

билирубиндиглюкуронид

Транспорт железа

Почки Ацидо- и аммониогенез Клетки канальцев

Плазма крови O H2N

C CH2 CH2 CH COOH NH2

O C CH2 CH2 CH COOH H2N NH2 глутамин

HOH

глутамин глутаминаза(3)

аминокислота с наибольшей концентрацией в крови

Моча

Ала Сер Гли АСП

NH3 HOOC CH2 CH2 CH COOH NH2

HOOC CH2 CH2 CH COOH NH2

глутамат

глутамат

NAD+

NH3

HOH

глутаматдегидрогеназа (1)

диффузия

NH3 H+

H+

NADH + H+

NH3

HOOC CH2 CH2 C O 2-оксоглутарат

COOH

NH4+

ЦТК

61

NH4+ Выведение объемом 30-50 мМоль/сут.

Клетки канальцев

Плазма крови

Моча

CO2

CO2

HCO3CO2

HOH

HOH

карбоангидраза (4) карбоангидраза (4)

HCO3-

HCO3-

H+

H+

АДФ

3Na+

3Na+

Na/K АТФаза

2K+

Na+

Na+

2K+

вторичноактивный транспорт

АТФ

Синтез креатинина NH2 C NH NH CH2 CH2 + CH2 H2N CH COOH Аргинин

Орнитин NH2 CH2 COOH Глицин

Глицинамидинотрансфераза(2)

SAM HN C NH2 NH H2C COOH

Гуанидинацетат

SAГ

Гуанидиацетатметилтрансфераза(2)

CH2 COOH Креатин

АТФ АДФ

Pi HN C

C NH N CH3

O HN

NH2

CH2 N CH3

Креатинин

HN PO3H2 C NH

спонтанно

N CH3 CH2 COOH Креатинфосфат

62

Печень Детоксикация ксенобиотиков Два механизма обезвреживания

Ксенобиотики (лекарства, желчные пигменты, пестициды и др.)

Реакции трансформации

Образование конъюгатов (глюкуронидирование, сульфатирование, аминирование)

(окисление, восстановление, гидролиз, дезаминирование, десульфирование, дезалкилирование)

1. Глюкуронидирование 1. Деацетилирование (при гидролизе лекарств) COOH O

C O

CH3

H2O

H3C COOH

HO C O бензойная кислота

COOH OH

арилэстераза (3)

ацетилсалицилат

NH2

кадаверин

+

H2N CH2 COOH Глицин

3. Сульфатирование NH2

O

OH

аминопентаналь

O C O

бензоил-глюкуронид O C NH CH2 COOH

Бензоил-КоА

NH3 H2O2

Первичная аминооксидаза (1)

OH

O C S-КоА

2. Дезаминирование

H2N

OH

COOH O OH

глюкоронил трансфераза (2)

2. Конъюгация с глицином

салицилат

O2 H2O

УДФГК УДФ

+ HS-KoA

Бензоил-КоАглицинN-бензоилтрансфераза (2)

ФАФС ФАФ

OH

O

S

O

O

сульфотрансфераза (2)

фенол

Гиппуровая кислота

фенилсульфат

4. Метилирование гормонов/нейротрансмиттеров H2C NH2 HC OH

OH OH

SAM SAГЦ

H2C NH2 HC OH

катехол-О-метил трансфераза (2)

O CH3 OH

норадреналин

Пример детоксикации фенобарбитала в печени (в 2 стадии)

O

CH3 CH2

O2 NADPH + H+

NADP+

HN O

H2O HN

N H

O

Фенобарбитал

Микросомальный цитохром P450 (1)

O

O CH3 CH2 N H

COOH O OH

УДФГК УДФ HN

OH глюкоронилтрансфераза (2)

O

Оксифенобарбитал

63

О-метил-норадреналин

O

OH O CH3 CH2

OH O

O N H Оксифенобарбитала глюкуронид

Мышечная ткань Электромеханическое сопряжение

1 +

Na

Сa++

+

K

Na+канал

Na+/K+

K+канал

АТФаза

АТФ АДФ + P

Na+

i

стимул

снаружи клетки

Кальциевый канал

цАМФ Сa++

2 Открытие канала

TnC

Тропомиозин разблокирует активные места актина

внутри клетки

4

IP3

Сa++

связывание с тропонином

6

5 Протеинкиназа С фосфорилирует миозиновые цепи

АКТОМИОЗИН

Активация -адренорецепторов активирует протеинкиназу А стимулирует образование энергетических субстратов

Активация кальмодулина

NADH +H+ FADH2

АТФ

ДЦ

саркоплазм. ретикулюм

доп. выход кальция из СР

Сa++

TnT

TnI Тропонин (белковый комплекс из 3 субъединиц)

Миозин

-адрено рецептор

-адрено рецептор

K+

Вход ионов Na+ вызывает изменение трансмембранного потенциала образуется ПД

Актин

3

ЖК

Ац-КоA

ЦТК

ПВК

АДФ+Pi

ТАГ Гликоген

Гл-6-Ф

ОА O2

HOH

Синтез ансерина и карнозина H N N

H2 C

CH COOH + NH2

HOOC CH2 CH2

NH2

аланин

гистидин

H N

карнозинсинтетаза(6) АТФ

N

АМФ + PPi

H2 C

CH COOH NH C O H2C

CH3 N N

CH2

NH2

карнозин H2 C

карнозин-N-метил трансфераза (2)

CH COOH NH C O H2C

CH2

NH2

ансерин

64

SAГ

SAM

Гипокинетический синдром

Мышца с низкой активностью

Недостаток проприоцептивной информации

ЦНС (воспринимает это как угрозу существованию организма)

Стресс Повышение концентрации глюкозы

Стимуляция энд. желез

Адреналин

O2 Повышенное потребление кислорода

Т3, Т4, ТТГ кортизол, СТГ, АКТГ

ГНГ АК

Протеолиз белков

Глицерол Разобщение окисл. фосфорилирования

Высокая теплопродукция

Жиры ЖК

Нервная и соединительная ткань Строение десмозина

NH OC CH (CH2)3

H N OC

CH (CH2)2

H N (CH2)2 CH

N (CH2)4 CH CO N H

65

CO

Гидроксилирование пролина и лизина

O

H N

OH O2

пролин

CO2

HO

2-оксоглутарат

NH2 CH

CH2 CH2 CH2 CH2

NH2

H N

пролил-4-гидроксилаза(1)

лизилгидроксилаза (1)

CH2

OH O2

CO2

OH гидроксипролин

сукцинат

O

лизин

O

CH2 OH

H2O

NH2 O CH2 CH OH CH2 NH2 гидроксилизин

2-оксоглутарат

сукцинат

Механизм электрогенеза

Синтез ацетилхолина CH3 H3C N+ CH2 CH2 OH CH3 холин

холинацетилаза (2)

ацетил-КоА

CH3 O + H3C N CH2 CH2 O C CH3 CH3 ацетилхолин

66

Содержание 1. Энзимология и биологическое окисление ................................................................................................ 2 Введение ....................................................................................................................................................... 2 Формулы аминокислот ................................................................................................................................ 2 Ферменты-1 .................................................................................................................................................. 3 Значения рКa аминокислот ......................................................................................................................... 3 Ферменты-2 .................................................................................................................................................. 4 Витамины: водорастворимые ..................................................................................................................... 4 Витамины: жирорастворимые .................................................................................................................... 5 Коферменты:................................................................................................................................................. 6 Ферменты-3 .................................................................................................................................................. 8 Реакции, катализируемые ферментами АСТ, АЛТ, ЛДГ, КФК: ................................................................. 8 Изоферменты ЛДГ, КФК: .............................................................................................................................. 9 Биологическое окисление-1...................................................................................................................... 10 Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК) Кребса .............................................................................................. 10 В виде последовательности реакций..................................................................................................... 10 В виде цикла ............................................................................................................................................... 11 Схема субстратов БО .................................................................................................................................. 12 Биологическое окисление-2...................................................................................................................... 13 Схема образования АФК. Реакции, катализируемые каталазой, СОД, глутатионпероксидазой; реакции Фентона, Хабера-Вайса .............................................................................................................. 13 Биохимия углеводов ...................................................................................................................................... 14 Углеводы-1 .................................................................................................................................................. 14 Строение углеводов ................................................................................................................................... 14 Метаболизм гликогена: Синтез гликогена .............................................................................................. 16 Мобилизация гликогена ............................................................................................................................ 16 Аденилатциклазный путь регуляции метаболизма ................................................................................ 17 Инозитол-3-фосфатный путь регуляции................................................................................................... 17 Превращения фруктозы и галактозы........................................................................................................ 18 Углеводы-2 .................................................................................................................................................. 18 Метаболизм этанола ................................................................................................................................. 18 Гликолиз ...................................................................................................................................................... 19 Обмен глюкозо-6-фосфата ........................................................................................................................ 21 Углеводы-3 .................................................................................................................................................. 21 ПВК дегидрогеназный комплекс .............................................................................................................. 21 Глюконеогенез ........................................................................................................................................... 22 Углеводы-4 .................................................................................................................................................. 23 Пентозофосфатный путь ............................................................................................................................ 23 Синтез основных классов ГАГ .................................................................................................................... 24 Схема TIGAR ................................................................................................................................................ 25 Цикл Кори, цикл Фелига ............................................................................................................................ 26 Биохимия липидов ......................................................................................................................................... 27 Липиды-1..................................................................................................................................................... 27 Синтез триглицеридов и фосфолипидов ................................................................................................. 29 Синтез эйкозаноидов ................................................................................................................................. 30 Липиды-2..................................................................................................................................................... 31 Схема метаболизма ацетил-КоА (синтез и утилизация) ......................................................................... 31 Катаболизм триацилгицеролов (ТАГ), глицерола. Энергетический баланс ......................................... 32 Метаболизм (синтез и утилизация) кетоновых тел: ............................................................................... 33 Липиды-3..................................................................................................................................................... 35 67

Биосинтез ЖК.............................................................................................................................................. 35 Ненасыщенные ........................................................................................................................................... 36 Синтез холестерола .................................................................................................................................... 37 Биохимия белков и нуклеиновых кислот ..................................................................................................... 39 Белки-1 ........................................................................................................................................................ 39 Эндогенный пул аминокислот, его образование и утилизация ............................................................ 39 Схема Мейстера ......................................................................................................................................... 39 Гниение белков, обезвреживание продуктов гниения: ......................................................................... 41 Переваривание белков .............................................................................................................................. 42 Белки-2: ....................................................................................................................................................... 43 Вступление АК в ЦТК .................................................................................................................................. 43 Цикл синтеза мочевины: ........................................................................................................................... 44 Белки-3 ........................................................................................................................................................ 45 Синтез катехоламинов ............................................................................................................................... 45 Метаболизм SAM и креатина .................................................................................................................... 46 Цикл Мейстера и цикл Робертса (ГАМК-шунт) ........................................................................................ 46 Интеграция обмена белков, липидов, углеводов ................................................................................... 47 Белки-4 ........................................................................................................................................................ 47 Репликационная вилка (По Березову и Коровкину, 1998) ..................................................................... 47 Синтез пуринов ........................................................................................................................................... 48 Схема синтеза пуринового кольца ........................................................................................................... 48 Синтез пиримидинов: ................................................................................................................................ 50 Белки-5 ........................................................................................................................................................ 51 Распад пуринов .......................................................................................................................................... 51 Распад пиримидинов: ................................................................................................................................ 52 Схема биосинтеза белка (прокариотическая клетка) ............................................................................. 53 Биохимия гормонов и витаминов ................................................................................................................ 54 Гормоны-1 ................................................................................................................................................... 54 Обмен Ca/P ................................................................................................................................................. 54 Метаболизм витамина D ........................................................................................................................... 54 Принципы организации НЭС ..................................................................................................................... 55 Гормоны-2 ................................................................................................................................................... 56 Формулы гормонов .................................................................................................................................... 56 Синтез серотонина ..................................................................................................................................... 56 Синтез тиреоидных гормонов ................................................................................................................... 57 Биохимия органов и систем .......................................................................................................................... 58 Кровь-1 ........................................................................................................................................................ 58 Основные биохимические константы ...................................................................................................... 58 Кровь-2 ........................................................................................................................................................ 59 Синтез гема ................................................................................................................................................. 59 Распад гема ................................................................................................................................................. 60 Транспорт железа....................................................................................................................................... 61 Почки ........................................................................................................................................................... 61 Ацидо- и аммониогенез ............................................................................................................................ 61 Синтез креатинина ..................................................................................................................................... 62 Печень ......................................................................................................................................................... 63 Детоксикация ксенобиотиков ................................................................................................................... 63 Мышечная ткань ........................................................................................................................................ 64 Электромеханическое сопряжение .......................................................................................................... 64 Синтез ансерина и карнозина ................................................................................................................... 64 68

Гипокинетический синдром ...................................................................................................................... 65 Нервная и соединительная ткань ............................................................................................................. 65 Строение десмозина .................................................................................................................................. 65 Гидроксилирование пролина и лизина ................................................................................................... 66 Механизм электрогенеза .......................................................................................................................... 66 Синтез ацетилхолина ................................................................................................................................. 66

69