Параграф 67. 2. Синтез заменимых аминокислот

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

Замечания можно присылать по почте: exam_bch@mail.ru
https://vk.com/bch_5

Параграф учебника по биохимии №67.2. –

Обмен аминокислот по радикалу.
Синтез заменимых аминокислот.

См. п.21, 33, 47, 64, 65, 66.

Содержание параграфа:

1. З а м е н и м ы е  аминокислоты.
2. Значение синтеза аминокислот.
3. Субстраты синтеза АК.
4. О синтезе отдельных аминокислот.

1. З а м е н и м ы е  аминокислоты.

В п.60 уже говорилось, что заменимые аминокислоты –
это те 12 белковых аминокислот,
которые могут синтезироваться организме
и которые поэтому не обязательно должны поступать с пищей.

Незаменимые аминокислоты (8шт из 20-ти белковых)
не могут синтезироваться
и должны поступать с пищей
(с белками яиц, сыра, рыбы и других продуктов животного происхождения).

2. Значение синтеза аминокислот.

1-е.
Аминокислоты нужны для синтеза
нейромедиаторов
(ГАМК из Глу, АХ из Сер, КА из Тир, таурина из Цис, NO из Арг)

и белков
(в т.ч. антител, мышечных, рецепторов,
ферментов для выработки АТФ,
«сжигания» жира
и других процессов,
соединительнотканных белков:
эластина для гибкости и нетравмирования связок,
коллагена для невыпадения зубов и для отсутствия морщин).

2-е.
При синтезе глутамина снижается [аммиака] в № 66,
орнитин и Арг нужны для обезвреживания аммиака
в синтезе мочевины в № 66,
при синтезе Тир снижается [фенилаланина],
который иначе привел бы к развитию слабоумия  (олигофрении) – п.68.1,
что и бывает при нарушении превращения Фен в Тир (см. фенил/кетон/урия в № 68).

3. Субстраты синтеза АК:

глюкоза и другие аминокислоты.
 
Из п.64 знаете, что субстратами для синтеза некоторых аминокислот
являются кетокислоты:

- кетоглутарат при синтезе Глутамата (восстановительное аминирование),
- оксалоацетат при синтезе аспартата (переаминирование),
- пируват при синтезе аланина (пере/аминирование).

Источником кетокислот для синтеза аминокислот
является глюкоза
(иногда нужно участие ЦТК, витамины биотин и др.) –
это одна из причин,
по которым недостаточное питание
и дефицит углеводов снижают
синтез белка в организме.

Ряд аминокислот синтезируется из других АК:

из Глутамата –
Глутамин (см. п.66), пролин, орнитин
(небелковая, но нужна:
для обезвреживания аммиака в п.66
и синтеза полиаминов в п.63),
Ала и Асп (№ 64),

из Аспартата - Аспарагин,

из Фен – Тир,

из Сер и Мет – Цис,

из Сер – Гли (и наоборот).

При синтезе ГлН, АсН, Тир, Цис, Сер и Гли (друг из друга)
происходит изменение радикалов аминокислот,
поэтому эти реакции относятся к обмену АК (субстратов) по радикалу.

4. Синтез отдельных аминокислот

(таблицы с формулами в отдельном файле)

1. Синтез глутамата.

Значение:
1) для получения главного возбуждающего нейромедиатора ГМ,
которым является Глу,
2) для синтеза из Глутамата – ГАМК –
главного тормозного медиатора мозга – п.63,
3) для синтеза ряда других аминокислот
(ГлН, Ала, Асп, орнитина, пролина, аргинина)
и для обезвреживания аммиака
при синтезе этих аминокислот,
4) для синтеза белков из аминокислот.

См. № 65.
Сам синтез глутамата.
Основным субстратом (источником углеродного скелета)
при синтезе Глу
является кетоглутарат,
который образуется в ЦТК
(основным источником метаболитов ЦТК при этом является глюкоза).

Источником аминогруппы Глу является аммиак
(т.о, синтез Глу тратит и этим обезвреживает часть аммиака).

Нужен НАДФН в качестве 2Н;
для получения НАДФН нужно
поступление витамина РР
и работа ПФП
(в ПФП НАДФ+ получает 2Н и превращается в НАДФН).
Синтез Глу называется прямым восстановительным аминированием
и катализируется ферментом ГлуДГ.
Процесс идёт в две стадии через иминоглутарат см. в № 65.

Тут надо добавить таблицу «синтез глутамата» с формулами,
но пока она в отдельном файле.

2. Синтез аспартата.

Значение синтеза аспартата:
1) для синтеза белков,
2) для синтеза аспарагина для белков,
3) для синтеза мочевины (и обезвреживания аммиака при этом) – п.66,
4) для синтеза нуклеотидов
для ДНК и РНК (пиримидины, пурины и превращение ИМФ в АМФ) – п.72.

Синтез Асп.
Асп образуется из оксалоацетата в качестве углеродного скелета
и Глу в качестве источника аминогруппы
при пере/аминировании
под действии фермента АсАТ,
при участии кофермента ПФ и витамина В6 в его составе.

Если считать предыдущий синтез Глу этапом в синтезе Асп,
то синтез Асп называется непрямым восстановительным аминированием (п.65).

Оксалоацетат образуется из пирувата
с участием биотина (= витамина Н),
а пируват – из глюкозы при гликолизе.

Дефицит глюкозы, В6 и РР, биотина,
низкая активность АсАТ снижает синтез Асп и всех его производных.

Тут надо добавить таблицу «синтез аспартата» с формулами,
но пока она в отдельном файле.

3. Синтез аланина (п.64).

Значение синтеза аланина:
для синтеза белков
и для глюкозо-аланинового цикла (ГАЦ) – п.33.

Ала образуется из пирувата в качестве углеродного скелета
и Глу в качестве источника аминогруппы
при пере/аминировании
под действии фермента АлАТ,
кофермента ПФ и витамина В6 в его составе.

Если считать предыдущий синтез Глу этапом в синтезе Ала,
то синтез Ала называется непрямым восстановительным аминированием (п.65).

Пируват образуется из глюкозы при гликолизе – п.32.
Дефицит глюкозы, В6 и РР, низкая активность АлАТ снижает синтез Ала.

О ГАЦ: при работе мышц в них образуется много пирувата и аммиака,
из пирувата и аммиака образуется (см. НВА и здесь 1+2) аланин,
который с током крови поступает из мышц в печень.
В печени Ала подвергается дез/аминированию (НОД),
в результате которого превращается в пируват и аммиак.
Аммиак превращается в печени в мочевину,
а пируват – в глюкозу в процессе ГНГ,
после чего образованная глюкоза снова поступает в кровь
и может быть использована
мышцами для гликолиза с целью получения АТФ,
в результате гликолиза глюкоза опять превращается в пируват,
который может опять превратиться в аланин и так – многократно.

Тут надо добавить таблицу «синтез аланина» с формулами,
но пока она в отдельном файле.

4. Синтез глутамина.
См. № 66. 
ГлН синтезируется из Глу и NH3
(при замене ОН атомов Глу (в радикале) на NH2)
с затратой АТФ под действием глутамин/синтетазы.
Процесс называется амиДированием, так как при синтезе глутамина образуется амидная группа.
Основное значение – обезвреживание аммиака.
ГлН используется для синтезов белка, ДНК и РНК,
гексоз/аминов
и для образования иона аммония при ацидозе.

Тут надо добавить таблицу «синтез глутамина» с формулами,
но пока она в отдельном файле.

5. Синтез аспарагина.
Значение: получение аспарагина для синтеза белка
и отчасти для обезвреживания аммиака.

АсН синтезируется из АсП и ГлН (или NH3)
в качестве источника амидного азота (№ 66).
При замене ОН атомов Асп (в радикале) на NH2
с затратой АТФ под действием аспарагин/синтетазы.
Процесс называется амиДированием.
На формулах: замена ОН на NH2 и наоборот.

Тут надо добавить таблицу «синтез аспарагина» с формулами,
но пока она в отдельном файле.


6. Синтез тирозина. См. п.68.
Тир образуется из фенилаланина
путем добавления к нему одного атома О
и образования в результате ОН группы (гидроксилирования)
под действием фермента фенилаланин/гидроксилазы
с помощью кофермента НАДФН в качестве источника 2атомов Н для Н2О.

Основное значение реакции – снижение [фенилаланина].
Если лишний Фен не превращать в тирозин
(лишний – это тот, который не понадобился для синтеза белка),
то Фен и его метаболиты отравляют мозг
и приводят к развитию слабоумия (олигофрении).

Снижение превращения Фен в Тир бывает
из-за низкой активности фермента Фен\гидроксилазы
из-за мутации гена или из-за авитаминоза РР.
При снижении превращения в тирозин
фенилаланин превращается в фенилпируват,
который выводится с мочой;
присутствие фенилпирувата в моче называется фенил/кетон/урией,
поэтому развивающуюся при этом олигофрению
называют фенилпировиноградной олигофренией.

Тир может поступать с белками пищи,
поэтому его дефицит не возникает при снижении синтеза из Фен.

Тут надо добавить таблицу «синтез тирозина» с формулами,
но пока она в отдельном файле.


7. Синтез серина и глицина.

Значение синтеза.
Нужен для использования серина
1) для синтеза белков,
2) для синтеза из серина холина для
а) ацетилхолина,
б) для мембран и миелиновых оболочек (сфингомиелин – п.52),
в) для ЛП (иначе – атеросклероз и ожирение печени),
3) для использования серина в качестве исходного источника
[С1]-групп для синтеза нуклеотидов и процессов транс/метилирования (см. № 68.2),
для синтеза глицина (медиатора).

Есть два способа синтеза серина.
1-й – синтез из 3-фосфо/глицерата (промежуточного метаболита гликолиза)
и в конечном счете – из глюкозы (при гипогликемии синтез серина снижается).
2-й способ – синтез из глицина с помощью кофермента ТГФ
в качестве переносчика [С1]-групп
(если глицина или фолата нет, то синтез серина ;).

Синтез глицина нужен
1) потому что глицин является важным медиатором,
2) для синтеза белков,
3) для синтеза серина,
4) для синтеза из глицина
а) GSH – п.56,
б) креатина – п.69,
в) пуринов – п.72,
г) порфиринов – п.122,
д) гликохолатов.

Есть два способа синтеза глицина:
1-й – из серина
при отщеплении от серина [С1]-группы
и ее переносе на ТГФ (обращение реакции 7.2),
2-й – из СО2, аммиака и [C1]-ТГФ
(которая образуется из серина в данном случае).

При дефиците фолата синтез глицина снижен.
Среди продуктов обмена глицина есть вредный:
при нарушении обмена из глицина образуется много оксалатов,
что может привести к образованию камней в почках.

Тут надо добавить таблицу «синтез серина и глицина» с формулами,
но пока она в отдельном файле.


8. Синтез цистеина.
Значение.
Нужен для синтеза из Цис белков
(благодаря радикалам Цис в белках есть SH группы,
важные для работы белков и для образования дисульфидных связей),
GSH,
таурина,
таурохолатов,
КоА и АПБ,
сульфат-аниона (SO42–) для протеогликанов.

Цис похож на Сер:
у Цис атом S на месте атома О серина.
Все атомы, кроме S, при синтезе Цис дает серин;
атом S дает метионин
(метионин должен поступить с пищей, т.к. в организме он не синтезируется).
Поэтому цистеин – условно заменимая –
при условии, что с пищей поступает незаменимый метионин.

Тут надо добавить таблицу «синтез цистеина» с формулами,
но пока она в отдельном файле.


Тут надо добавить таблицу «С и н т е з   з а м е н и м ы х  АК (обобщение),
но пока она в отдельном файле.

Ряды
КГ ; глу ; глН,
ОА ; аспартат ; аспарагин,
глюкоза ; серин ; глицин или цистеин,
глицин ; серин ; цистеин.