Формулы, реакции, метаболические пути и схемы по

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
COOH
HN
Глицин
Аланин
H2N CH COOH
CH2
C O
OH
H2N CH COOH
CH2
CH2
C O
OH
Аспарагиновая
кислота
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
Определение зарядов пептидов: 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
Ферменты-2
Витамины B1, B2, B3, PP, B6, коферменты
O
H3C
N
NH
CH3
N+
H3C
CH2 CH2 OH
NH2
N
CONH2
H
CH2OH
CH2OH
HO
C
HO
O
H2C
HO
CH2OH
N
N
H3C
Никотинамид
Никотиновая
кислота
N
NH2
+
N
OH OH
CH2 CH2 O P O P OH
O
O
S
Тиаминпирофосфат (ТПФ)
CH2OH
H3C
N
Пиридоксаль
NH2
N
Пиридоксамин
Пиридоксин, витамин B6
CH3
CH2
H3C
Пиридоксол
Витамин PP (B5)
N
Пантотеновая кислота (B3)
Рибофлавин (B2)
COOH
H3C
CH3
HO CH2 C CH C NH CH2 CH2 COOH
CH3 OH O
O
HOH2C CH CH CH CH2
OH OH OH
S
Тиамин (B1)
N
N
H
C
HO
H3C
O
O
CH2
O
O P OH
OH
N
H3C
H3C
O
CH3
H
O
O
Пиридоксальфосфат (ПФ)
4
CH3
6-10
Коэнзим Q (КоQ, убихинон)
Коферменты дегидрогеназ: пиридиновые (NAD(P)+) и флавиновые (FMN, FAD)
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+
N
H3C
NH
N
N
H2C CH CH CH CH2
O OH OH OH
NH2
O P OH
O
O P O
OH
N
CH2 N
O
O
N
N
N
O
H
N
H3C
N
O
O P O
OH
CH2 N
O
HO OH
CH2
H
NADP+
O
N
O
H
NH
N
H
N
N
H3C
O
N
H2C CH CH CH CH2
O OH OH OH
O P OH
OH
N
FADH2
5
FMN
NH
N
P O
O
CH2
H
NADPH
O
H3C
O
H
N
O
NH2
N
O
H
H3C
N
N
H
NH
H2C CH CH CH CH2
O OH OH OH
OH
N
OH O
O P O
O
H3C
O P OH
NH2
C
O
N
H
OH O
O P O
O
H
OH OH
O
N
N
O
NH2
N
O
H
H2C CH CH CH CH2
O OH OH OH
O P OH
P
O
O
P O CH2 O
NH2
N
H
OH OH
H3C
FAD
HO OH
O
O
N
N
H
N
OH OH
O
NADH
O
H3C
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
FMNH2
O
N
N
Ферменты-3
Реакции, катализируемые ферментами АСТ (АсАТ), АЛТ (АлАТ), ЛДГ, КФК:
АспартатаминоCOOH
COOH
COOH
COOH
трансфераза (2)
HC NH2
C O
C O
HC NH2
+
CH2
COOH
+
CH2
CH2
CH2
COOH
аспарагиновая COOH
к-та
кетоглутарат
COOH
HC NH2 +
CH3
аланин
CH2
CH2
COOH
Аланинаминотрансфераза (2)
C O
CH2
CH2
CH3
COOH
Лактатдегидрогеназа(1)
+
COOH
C O
HC OH
CH3
+
+
NAD
лактат
COOH
ПВК
кетоглутарат
CH3
Глутамат
COOH
C O
COOH
COOH
ЩУК
NADH +H
ПВК
COOH
CH2
N CH3
HN C
NH2
Креатинфосфокиназа(2)
COOH
CH2
АТФ
АДФ
креатин
N CH3
HN C
NH
O P OH
OH
креатинфосфат
6
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
7
(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
H2C COOH
H2C COOH H2O
HC COOH
C COOH
HO C COOH
HC COOH Аконитаза (4)
H
Цис-аконитат
Изоцитрат
NAD+ NADH+H+
COOH
NAD NADH+H
COOH
ГДФ+Фн ГТФ
HS-КоА
CO
CH
2
2
CH2
CO2
CH2
CH2
Сукцинил-КоА-кетоглутаратC O
ИзоцитратO
синтетаза (6)
дегидрогеназный
C~SКоА
дегидрогеназа (1)
комплекс (1,2,1)
COOH
Сукцинил-КоА
[ТПФ,
липоамид, ФАД]
-кетоглутарат
+
+
FAD FADH2
Сукцинатдегидрогеназа (1)
COOH
HC
HC
COOH
Фумарат
H2O
Фумаратгидратаза (4)
NAD+ NADH+H+
COOH
CH2
HO CH
COOH
Малат
8
COOH
CH2
O C
МалатCOOH
дегидрогеназа (1)
ЩУК (ОА)
COOH
CH2
CH2
COOH
Сукцинат
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
+ COOH
NAD
O C~SКоА
ГТФ
ГДФ+Фн Сукцинил-КоА NADH+H+ -кетоглутарат
CO2
9
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
1 ГТФ
3 NADH+H+
1 FADH2
2 CO2
ДЦ
O2
АТФ
10
2H2O
III этап
Биологическое окисление-2
Организация митохондриальной дыхательной цепи
11
Строение микросомальной дыхательной цепи
12
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
2. Биохимия углеводов
Углеводы-1
Строение углеводов
O
C
H
H
C
H C OH
H C OH
CH2OH
CH2OH
H C OH
C O
CH2OH
CH2OH
Глицераль- Дигидроксидегид
ацетон
O
H
HO
H
H
CH2OH CH OH
2
O
H C OH
H C OH
H C OH
OH
CH3
O
H
C
CH2OH
C OH
O
C H
OH
C OH
OH
OH
C OH
OH
CH2OH
Эритроза
O
H
HO
HO
H
H
C
C OH
C H
C H
C OH
CH2OH
Глюкоза
CH2OH
O
OH
OH
HO
HO
H
H
OH
OH
Галактоза
H
C
C H
C H
C OH
C OH
CH2OH
O
O
OH
O
-1,6-Связь
O
O
OH
OH
n
CH2
CH2OH
O
O
OH
OH
OH
O
O
O
O
CH2OH
O
O
OH
OH
-1,4-Связь
CH2OH
Сахароза
CH2OH
O
Участок молекулы целлюлозы
O
OH
O
OH
OH
-1,2-Связь
CH2OH
OH
CH2OH
OH
CH2OH
OH
HO
OH
O
O
CH2OH
Изомальтоза
OH
OH
HO
OH O
OH
 -1,4-Связь CH2OH
CH2OH
O
O
OH
Мальтоза
OH
OH
OH
H2C
OH
CH2OH
O
Фруктоза
O
O
OH
OH
-1,6-Связь
OH
OH
OH
CH2OH
C O
HO C H
H C OH
H C OH
CH2OH
OH
OH
CH2OH
Ксилулоза
Рибулоза
CH2OH
O
OH
H C OH
CH2OH
CH2OH
O
O
OH
HO C H
H C OH
H
O
-1,4-Связь CH2OH
CH2OH
OH
CH2OH
OH
Лактоза
C O
C O
-D-Дезоксирибоза
OH OH
OH
O
Манноза
CH2OH  -1,4-Связь CH2OH
O
O
OH
O
HO
OH
CH2OH
CH2OH
OH
H C OH
OH
-D-Рибоза
O
CH2OH
OH
-1,4-Связь
OH
OH
OH
O
O
O
Участок молекулы амилопектина
OH
OH
Участок молекулы амилозы
O
C
H
O
C
H
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
H C OH
HO
C
H
H C OH
COOH
L-идуроновая
кислота
H C OH
HO C H
COOH
D-глюкуроновая
кислота
COOH
C O
CH2
H
OH
H2N
H
HO H
H
OH
H
OH
CH2OH
NH2CHOHO
CHOH
CH2OH
COOH
OH
OH
Нейраминовая кислота
14
COOH
C O
CH2
OH
H
H3C C NH H
O HO H
H
OH
H
OH
CH2OH
H3C C NH CHOHO
CHOH
O
CH2OH
COOH
OH
OH
N-ацетилнейраминовая кислота
(сиаловая кислота)
O
H
OH
COOH
CH2OH
COOH
O
O
H
H
O
H
H
OH
H
H
H
NHCOCH3
H
Остаток
D-глюкуронат-2-сульфата
Остаток
N-ацетилглюкозамина
H
OH
O
HO3S
O
O
Остаток
D-глюкуроновой кислоты
COOH
O
O
H
OH
O
O
Хондроитин-4-сульфат
H
H
H
OH
O
O
H
H
H
H
OH
O
O
H
O
H
Дерматансульфат
H
H
NHCOCH3
n
Остаток
Остаток
-L-идуроновой кислоты -N-ацетилгалактозамин-4-сульфата
CH2OH
O
n
CH2OH
H
OH
NHCOCH3
CH2SO3H
OH
O
H
H
H
O
O
H
n
Остаток
N-ацетилгалактозамин-4-сульфата
H
HO3S
COOH
OH
NHCOCH3
Остаток
N-ацетилглюкозамин-6-сульфата
O
CH2OH
Гепарин
H
O
OSO3H
H
COOH
CH2SO3H
O
H
H
OH
O
n
Остаток
D-глюкуроновой кислоты
H
H
O
H
OH
OH
Гиалуроновая
кислота
O
H
O
O
Хондроитин-6-сульфат
OH
H
OH
Остаток
-D-галактозы
n
15
CH2SO3H
O
H
H
OH
H
H
NHCOCH3
O
H
H
H
H
O
Кератансульфат
O
H
H
NHCOCH3
Остаток
N-ацетилглюкозамин-6-сульфата
n
Метаболизм гликогена: Синтез гликогена
АТФ
H2C OH
АДФ
O
H2C O PO32O
гексокиназа (2)
OH
OH
OH
O
OH
фосфоглюкомутаза (5)
OH
OH
OH
OH
глюкозо-6-фосфат
глюкоза
OPO32-
OH
OH
OH
ФФн
УТФ
H2C OH
глюкозо-1-фосфатуридилтрансфераза (2)
глюкозо-1-фосфат
O
H2C OH
NH
O
OH
OH
O
O
O P O P O
OH
OH
OH
УДФ-глюкоза
N
O
O
H
(гликоген)n
УДФ
H2C OH
гликогенсинтаза
(2)
H
OH OH
O
H
H
OH
O
O
OH
n+1
гликоген
Мобилизация гликогена
H2C OH
O
H
H3PO4 (гликоген)n
H
OH
гликогенфосфорилаза (2)
Ca2+; цАМФ
O
O
OH
гликоген
n+1
H2C OH
H2C O PO32O
O
OH
OH
OH
OH
OPO32- фосфоглюкомутаза (5) OH
H2O
OH
OH
глюкозо-1-фосфат
глюкозо-6-фосфат
16
H3PO4
глюкозо-6фосфатаза (3)
H2C OH
O
OH
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
OH
галактокиназа
OH
Галактозо-1-фосфат
NH
O
OH
OH
OH
O
O
O P O P O
OH
OOH
УДФ-Галактоза
O
CH2OH
NH
O
Галактозо-1фосфатуридилтрансфераза
O PO3H2
O
CH2OH
OH
OH
OH
Галактоза
Глюкозо-1фосфат
O
OH
OH
УДФ-Глюкоза
CH2OH
Галактозо-1- УДФфосфат
Галактоза
N
O
УДФ-галактозо4-эпимераза
O
H
H
OH OH
H2C O PO3H2
CH2OH
O
O
O
O
O P O P O
OOH
OH
УДФ-Глюкоза
N
O
Галактозо-1фосфатуридилтрансфераза
O
H
OH
H
OH OH
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
Молочнокислое брожение
HS-CoA
O
O
NADH+H+
OH
C
C O
CH3
NAD+
лактатдегидрогеназа
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
Гексокиназа (2),
Глюкокиназа (2)
OH
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
Ацетиллипоамид-Е2
E2
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
дегидрогеназа (1)
O
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+
АОЗ
(GPx)
ара
ПФП
реп
Гл-6-Ф
я
ци
Гликолиз
Фр-6-Ф
TIGAR
Фр-2,6-дФ
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
3. 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
18
Стеариновая
HOOC
Жирные кислоты: ненасыщенные
4
Кротоновая
HOOC
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
O
HO
O
Эфир холестерола (O-миристоил-холестерол)
14
OH
COOH
O
Холановая кислота
HO
OH
Гликохолевая кислота
OH
OH
N
H
H2
C
COOH
глицин
OH
O
C
COOH
HO
C
O
HO
Холевая кислота
27
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
18
5
OH
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
Некоторые АК
ЦТК
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
CH2 O P O P OO3-фосфо- O
5-пирофосфомевалонат
O
P OOO
P OO-
O
O
O P O P OФФн
ИППФ
OOФарнезилпирофосфатсинтаза (2)
Фарнезилпирофосфат
+
OOO P O P O
O
O
Фарнезилпирофосфат
37
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
4. 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
Цикл 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
Индол
CH3
N
H
Триптофан
N
H
Скатол
Индол
HO
N
H
Индол
Индоксил
ФАФС
O S O3K
3',5'-АДФ
N
H
Животный индикан
Индоксилсерная
кислота
COOH
H2N
NH2
лизин
орнитин
BCAA (лей, иле, вал)
H2N
кадаверин
H2N
NH2
N
N
COOH
O
N
OH
N
OH
CH2 O
O
O
O P O
O-
алканы, изоалканы,
+гидроксипроизводные
NH2
путресцин
NH2
O O
HO S O P O
O OH
NH2
CO2
COOH
H2N
CO2
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
Митохондрия
C
O
OPO32- + 2 АДФ + Pi
O
Pi
C
NH2
NH
Орнитин
(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
HO
CH2 CH
NH2
O2
Фенилаланин
CH2 CH
NH2
HOH
Тирозин
Тирозингидроксилаза (1)
COOH
HO
COOH
HO
CH2 CH
HO
NH2
O2
COOH
CH2 CH
HOH
NH2
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
АТФ
ТГФК
CH3
S
N5-CH3-ТГФК
CH2
CH2
HC NH2
Метилтрансфераза(2)
COOH
Метионин
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
Метаболизм глутамаа в циклах Мейстера и 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
Схема репликационной вилки (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
CH2
HN 1
HC
6
5C
4
2
3
7
8
C
N
N10-формилТГФК
NH
CH
9
N
Амидная группа
глн
48
N5,N10-метенилТГФК
Превращение ИМФ в АМФ и ГМФ
O
HN
HOH
НАД+
ИМФ-дегидро
геназа (1)
H2N CH COOH
CH2
COOH
N
N
Асп
N
O
H2C O
P
OH
ГТФ
OH
Инозиновая кислота
(ИМФ)
Аденилосукцинатсинтетаза (6)
Mg2+
ГДФ + Pi
НАДН • H+
COOH
O
CH CH2
NH
N
HN
N
HN
O
N
H
N
COOH
O
H2C O
P
OH
N
N
OH
Ксантиловая к-та
O
H2C O
Аденилоянтарная к-та
OH
Mg2+
АТФ
Аденилосукцинат
лиаза (4)
Глн
ГМФсинтетаза(6)
COOH
Глу
АДФ
+ Pi
CH
NH2
N
HN
CH
N
N
O
H2 C O
P
OH
N
N
O
H2C O
P
OH
OH
АМФ
ГМФ
ГМФ + АТФ
ГДФ + АДФ
ГДФ + АТФ
ГТФ + АДФ
49
COOH
Фумарат
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
CH2
N H
H2C
N
H
CH COOH
H2N
CH COOH
N-карбамоиласпартат
Аспартат
Карбамоилфосфат
HOOC
Дегидрооротаза
HOH
ФФн
O
HN
ОМФдекарбоксилаза
(4)
O
ФРПФ
Оротатфосфорибозилтрансфераза (2)
CH
O
HN
C COOH
C
O
N
H2C O
P
OH
Дегидрооротат
дегидрогеназа (1)
CH
C COOH
C
N
H
O
O
O
ТГФК
HN
CH
C
CH
O
...
N
HN
CH
C
CH
O
НАДФН + H+
O
O
P
O
H2 C O
O
OH
Уридин-5-фосфат (УМФ)
O
C
CH
N
P
H2C O
OH
P
OH
OH
OH
Дезоксирибо-уридин5-фосфат (дУМФ)
50
C CH3
HN
O
O
OH
ДГФК
Тимидилатсинтаза (2)
N
O
H2C
N5,N10-CH2-ТГФК
CH COOH
N
H
Дигидрооротовая
кислота
O
O
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
H
N
HN
O
O
Мочевая
кислота
51
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 (у прокариот)
53
5. 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
OH
I
I
I
OH
O
NH2
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
Альдостерон
OH
OOC
COOH
O
COO
CH3
O
O
CH3
CH3
OH
OH
Тромбоксан А2
OH
OH
Простациклин (PGI2)
Лейкотриен B
Синтез серотонина
H2N
CH
CH2
дигидро
биоптерин
COOH тетрагидро
биоптерин
O2
COOH
CH
H2N
H2O
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
NH2
Трийодтиронин
I
NH2
Протеаза
HO
O
I
57
CH2 CH COOH
I
Тироксин
6. 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
CH3
H3C
CH2
CH
NH HN
CH2
CH
H3C
NH
NH HN
H3C
CH2
HOOC CH2
N
CH3
CH2
H2C COOH
протопорфириноген IX
CH3
CH2
HOOC CH2
CH2
H2C COOH
CH2
CH
CH2
CH
H3C
CH3
H3C
HN
CH2
H2C COOH
протопорфирин IX
59
CH3
копропорфириноген III
N
H3C
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
CH
CH3
CH2
HOOC CH2
CH2
H2C COOH
гем
Распад гема
Гем-оксидаза
CH2
CH
H3C
CH3
N
CH2
CH
CH3
Fe
O
N
H3C
CH3
CH2
HOOC CH2
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
N
H
H
COOH
O
O
N
H
N
H
N
OH
CH3
N
H
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
N
2+
N
COOH
CH2
CH3 CH2
CH2
CH
OH
OH
OH
O C
CH3
CH2
CH2
N
H H
C O
CH2
CH2 CH3
N
H
OH
CH3
N
H
CH2
CH
O
билирубиндиглюкуронид
Транспорт железа в энтероците
Обозначения: HT – гемтранспортирующий белок; HO – гемоксидаза; DCYTB – дуоденальный
цитохром b; DMT1 – переносчик двухвалентных металлов; FP – ферропортин; HP – гефестин; CP –
церулоплазмин, TF - трансферрин.
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
NH2
C NH
N CH3
Гуанидиацетатметилтрансфераза(2)
CH2
COOH
Креатин
АДФ
O
Pi
HN
HN C
АТФ
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
H2O
C
O
H3C COOH
CH3
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
глюкоронил
трансфераза (2)
2. Конъюгация с глицином
салицилат
O2 H2O
COOH
O
OH
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
CH (CH2)2
H
N
(CH2)2 CH
OC
CO
N
(CH2)4
CH
CO N
H
65
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
Определение зарядов пептидов: значения рКa аминокислот ........................................................................... 3
Ферменты-2 .................................................................................................................................................. 4
Витамины B1, B2, B3, PP, B6, коферменты ............................................................................................................. 4
Коферменты дегидрогеназ: пиридиновые (NAD(P)+) и флавиновые (FMN, FAD) .............................................. 5
Ферменты-3 .................................................................................................................................................. 6
Реакции, катализируемые ферментами АСТ (АсАТ), АЛТ (АлАТ), ЛДГ, КФК: ..................................................... 6
Изоферменты ЛДГ, КФК: ......................................................................................................................................... 7
Биологическое окисление-1........................................................................................................................ 8
Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК) Кребса............................................................................................................ 8
В виде последовательности реакций .............................................................................................................. 8
В виде цикла ........................................................................................................................................................ 9
Схема субстратов БО ............................................................................................................................................. 10
Биологическое окисление-2...................................................................................................................... 11
Схема образования АФК. Реакции, катализируемые каталазой, СОД, глутатионпероксидазой; реакции
Фентона, Хабера-Вайса ......................................................................................................................................... 11
2.
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
67
3.
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
Биосинтез ЖК ......................................................................................................................................................... 35
Ненасыщенные ...................................................................................................................................................... 36
Синтез холестерола ............................................................................................................................................... 37
4.
Биохимия белков и нуклеиновых кислот ............................................................................................. 39
Белки-1 ........................................................................................................................................................ 39
Эндогенный пул аминокислот, его образование и утилизация........................................................................ 39
Цикл 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
Метаболизм глутамаа в циклах Мейстера и Робертса (ГАМК-шунт)................................................................ 46
Интеграция обмена белков, липидов, углеводов .............................................................................................. 47
Белки-4 ........................................................................................................................................................ 47
Схема репликационной вилки (По Березову и Коровкину, 1998) .................................................................... 47
Синтез пуринов ...................................................................................................................................................... 48
Схема синтеза пуринового кольца................................................................................................................... 48
Превращение ИМФ в АМФ и ГМФ ................................................................................................................... 49
Синтез пиримидинов: ........................................................................................................................................... 50
Белки-5 ........................................................................................................................................................ 51
Распад пуринов ..................................................................................................................................................... 51
Распад пиримидинов: ........................................................................................................................................... 52
Схема биосинтеза белка (у прокариот) ............................................................................................................... 53
5.
Биохимия гормонов и витаминов ......................................................................................................... 54
Гормоны-1 ................................................................................................................................................... 54
Обмен Ca/P ............................................................................................................................................................ 54
Метаболизм витамина D ...................................................................................................................................... 54
68
Принципы организации НЭС ................................................................................................................................ 55
Гормоны-2 ................................................................................................................................................... 56
Формулы гормонов ............................................................................................................................................... 56
Синтез серотонина ................................................................................................................................................ 56
Синтез тиреоидных гормонов .............................................................................................................................. 57
6.
Биохимия органов и систем ................................................................................................................... 58
Кровь-1 ........................................................................................................................................................ 58
Основные биохимические константы ................................................................................................................. 58
Кровь-2 ........................................................................................................................................................ 59
Синтез гема ............................................................................................................................................................ 59
Распад гема ............................................................................................................................................................ 60
Транспорт железа в энтероците........................................................................................................................... 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
Гипокинетический синдром ................................................................................................................................. 65
Нервная и соединительная ткань ............................................................................................................. 65
Строение десмозина ............................................................................................................................................. 65
Гидроксилирование пролина и лизина ............................................................................................................... 66
Механизм электрогенеза ..................................................................................................................................... 66
Синтез ацетилхолина ............................................................................................................................................ 66
69