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 3130=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