8.8.2.2. Биосинтез мочевины и его нарушения

Глютамин поступает в печень, где под действием фермента глютаминазы высвобождается аммиак, который превращается в мочевину. В синтезе мочевины участвует аминокислота орнитин, поэтому синтез мочевины называют орнитиновым циклом.

Основным местом синтеза мочевины является печень.

Ключевыми ферментами биосинтеза мочевины являются карбамоилфосфат-синтетаза, ортиникарбамоилтрансфераза и аргиназа. Источниками азота в мочевине являются аммиак и аспарагиновая кислота. Орнитиновый цикл тесно связан с циклом Кребса. Фумаровая кислота из орнитинового цикла «уходит» в цикл Кребса. Цикл трикарбоновых кислот, в свою очередь, обеспечивает орнитиновый цикл молекулами АТФ.

Сут.экскр-20-35 г

нарушение синтеза мочевины ведёт к увеличению концентрации аммиака в крови и тканях. Они проявляются рвотой, судорогами после приёма белковой пищи. Симптомы интоксикации уменьшаются при дробном белковом питании. Нарушения мочевинообразования связаны с отсутствием или низкой активности ферментов, участвующих в этом процессе.

Гипераммониемия – повышение концентрации аммиака в крови. Интоксикация аммиаком лежит в основе развития печеночной комы. Одной из главных причин токсичности NH3 на молекулярном уровне является его способность восстановительно аминировать a-кетоглутарат в глутамат.

3.Биологические системы биосинтеза белков

Рибосома человека имеет молекулярную массу 80S, включает большую субъединицу массой 60S (включает РНК с массой 5S, 5,8S, 25S) и малую субъединицу с массой 40S (включает РНК массой 18S)

На первой подготовительной стадии происходит активация аминокислот и связывание их со «своей» транспортной РНК. В этой стадии участвуют ферменты аминоацил-тРНК-синтетазы. Это специфичные ферменты, обеспечивающие соединение аминокислоты с соответствующей тРНК.

Инициация синтеза белка происходит при образовании инициирующего комплекса, который включает в себя инициирующий кодон (АУГ, АГУ) иРНК, аминоацил - тРНК, рибосому. Информационная РНК своим КЭП-участком соединяется с малой субъединицей рибосомы. К инициирующему кодону присоединяется тРНК с первой аминокислотой (чаще всего метионином). К малой субъединице присоединяется большая субъединица рибосомы, и на рибосоме формируется два функциональных участка: пептидильный (Р-участок) и аминоацильный (А-участок). Первая тРНК с первой аминокислотой присоединяется к Р-участку, а А-участок оказывается свободным.

Элонгация включает в себя замыкание пептидной связи, транслокацию рибосомы по иРНК с использованием энергии ГТФ и АТФ. К свободному А-участку присоединяется своим антикодоном вторая тРНК со второй аминокислотой. Под действием фермента пептидилтрансферазы первая аминокислота отрывается от первой тРНК и присоединяется ко второй аминокислоте с формированием дипептида. В последующем происходит смещение (транслокация) рибосомы по иРНК на расстояние трёх нуклеотидов. При этом вторая тРНК с дипептидом оказывается в пептидильном участке, а аминоацильный участок освобождается. Первая тРНК перемещается из рибосом в цитозоль для соединения с новой аминокислотой, а к А-участку присоединяется третья тРНК с третьей аминокислотой. Затем дипептид переносится на третью аминокислоту сообразованием трипептида. Синтез полипептидной цепи белка осуществляется в направлении от N-конца к С-концу. В процессе трансляции тРНК выполняет своеобразную адапторную роль в переводе четырёхзначной информации иРНК в двадцатизначную информацию в белках.

Терминация происходит при приближении белоксинтезирующего комплекса к терминирующему кодону иРНК (УАГ, УГА). Этому кодону не соответствует ни одна из тРНК, поэтому не приносится новая аминокислота, и синтез белка обрывается.

в молекуле ДНК выделяют ген-регулятор, который отвечает за синтез особой РНК и в последующем за синтез особого белка репрессора. На удалении от этого участка находятся ген-оператор и струрктурные гены. Структурные гены (цистроны) служат матрицей для синтеза иРНК, а в последующем – белков. Белки в процессе обмена образуют метаболиты. Метаболиты связываются с репрессором. Репрессор регулирует активность гена – оператора, который, в свою очередь, влияет на структурные гены.

Угнетение биосинтеза белков осуществляется по принципу обратной связи. Высокая концентрация белка и метаболитов приводит к тому, что метаболиты связываются с регрессором и активируют его. Активный репрессор подавляет ген - оператор, а тот - структурные гены, в силу чего синтез белка прекращается.

Ингибиторы биосинтеза белка

на стадии репликации

Антимицин Д – встраивается в молекулу ДНК и блокирует синтез новой ДНК;

Новобиацин – ингибирует ДНК-гиразу (топоизомеразу);

на стадии транскрипции

Рифамицин – блокирует РНК-полимеразу;

на стадии трансляции

Тетрациклин, левомицетин – связывают либо малую, либо большую субъединицу рибосомы и тем самым блокируют синтез белка;

Пенициллин – блокирует синтез белков, входящих в оболочку микроорганизмов.

Посттрансляционная модификация белков

Многие синтезированные белки в последующем подвергаются посттрансляционной модификации.

• частичный протеолиз – отщепление «ненужных» участков

(профермент→фермент; прогормон→гормон);

• модификация отдельных аминокислот:

• окисление (пролин→гидроксипролин в коллагене);

• фосфолирирование (присоединение фосфата);

• гликозилирование (присоединение углевода);

• карбоксилирование (присоединение группы СООН в некоторых факторах свёртывания крови);

• присоединение простетической группы;

• замыкание дисульфидных мостиков;

• изменение олигомерности белка (объединение нескольких мономеров).

В посттрансляционной модификации белков играют важную роль белки - шапероны (они «следят» за правильностью модификации).