А. Окисление пуриновых нуклеозидов

Аденозин® (аденозиндезаминаза, +Н₂О, –NH₄⁺) инозин® (пуриннуклеозидфосфорилаза, +Фн –рибозил-1-Ф) гипоксантин (6-оксопурин) ® (ксантиноксидаза, +О₂, +Н₂О → Н₂О₂) ксантин (или 2,6-диоксопурин) ®(ксантиноксидаза, +О₂, +Н₂О → Н₂О₂) мочевая к-та (или 2,6,8-триоксопурин)

Мочевая к-та – конечный продукт распада пуриновых оснований.

Б. Распад пиримидиновых нуклеозидов

Они распадаются до бета-аланина, который окисляется до СО₂ и NH₃. А также до бета-амилоизобутирата. Аммиак, образующийся при распаде, обезвреживается с образованием мочевины.

 

Повышение содержания мочевой к-ты в крови (гиперурикемия) наблюдается при повышенном распаде пуриновых нуклеотидов (как поступающих с пищей, так, возможно, и собственных).

Однако, мочевая к-та плохо растворима в кислой среде, поэтому может кристаллизоваться и осаждаться в суставах (подагра), в мочевыводящих путях (мочекаменная болезнь). Лечение – растворение с помощью содового питья (образуются хорошо растворимые ураты).

 

Образование креатинина

Креатинин образуется из креатина – азотистого соединения мышечной ткани. Креатин синтезируется в печени из АК: АРГ, МЕТ, ГЛИ. Затем креатин поступает в мышцу, где связывает фосфат с образованием креатинфосфата.

Иногда креатинфосфат "теряет" фосфат, тогда образуется креатинин – конечный продукт распада креатина (в креатинине образуется связь между азотом аминогруппы и углеродом карбокси-группы).

Количество креатинина в моче определяется как показатель клубочковой фильтрации почек (он не реабсорбируется). Также определяют клиренс креатинина – сравнение содержания его в крови и в моче.

Все конечные продукты, содержащиеся в крови, составляют остаточный азот крови – это азот, остающийся в растворе после осаждения белков. В норме остаточный азот 14-28 ммоль/л. Он состоит из азота промежуточных продуктов (пептиды, АК, билирубин, нуклеотиды, креатин, индол) и азота конечных продуктов (мочевина, мочевая кислота, креатинин, индикан).

 

Образование конечных безазотистых продуктов

I. Превращение ПВК

В результате непрямого дезаминирования из АК образуются аммиак и кетокислоты.

ЛЕЙ ® кетокислоты ® жиры.

ИЛЕ, ЛИЗ, ФЕН, ТРИ, ТИР ® углеводы и жиры.

АЛА, ЦИС, СЕР, ГЛИ, ТРЕ ® ПВК.

ГЛУ ® альфа-КГ.

АСП ® оксалоацетат (ЩУК).

Пировиноградная к-та (ПВК) подвергается окислительному декарбоксилированию (Ох-ДК), протекающему в четыре реакции. При этом молекула ПВК [СН₃-СО-СООН] превращается в ацетил-КоА [СH₃-CO-S-KoA] и углекислоту [СО₂]. Пируват-дегидрогеназный комплекс ферментов: пируватДК, ацетилТФ, ДГ липоевой к-ты. Коферменты: НАД, ФАД, ТДФ, HSKoA, липоевая к-та. НАД переходит в восстановленную форму НАД·Н₂, который поступает в дыхательную цепь митохондрий, где дает 3 АТФ.

Ацетил-КоА вступает в ЦТК (цикл трикарбоновых кислот, или цикл Кребса, или цикл лимонной кислоты).

II. Цикл Кребса:

[НАД·Н₂ поступает в дыхательную цепь митохондрий, где каждая молекула дает три АТФ; ФАД·Н₂ – аналогично, но дает две АТФ]

Суммарно ЦТК выглядит так:

СН₃-СО-SКoA + 2H₂O + Фн + АДФ ®2СО₂ + 3НАД·Н₂ + ФАД·Н₂ + АТФ + HSКоА

Функции ЦТК:

1. катаболическая – распад белков, жиров, углеводов;

2. интегративная – взаимосвязь обменов Б, Ж, У;

3. анаболическая – использование метаболитов ЦТК в синтезе необходимых организму соединений (напр., альфа-КГ ® глу ; ЩУК ® асп);

4. энергетическая – выделение АТФ.

5. водород-генерирующая – образование восстановленных форм коферментов (3 НАД·Н₂ + ФАД·Н₂ ® 4 Н₂)

III. Биологическое окисление.

Биологическое окисление – это совокупность реакций окисления, протекающих в живом организме.

Лавуазье сравнивал биологическое окисление с «медленным горением», но это ограниченная аналогия, так как биологическое окисление:

а) протекает при низкой температуре,

б) протекает без появления пламени,

в) протекает в присутствии воды.

Существует несколько теорий биологического окисления:

1. Теория “активации” кислорода (Бах)

Образуются пероксиды: а) О=О®–О–О–

б) –О–О– + S ® SOO [треугольник, в углах которого три указанные буквы; S = субстрат; над стрелочкой реакции надпись “оксигеназы”]

в) SOO + S’ ® SO + S’O [фермент пероксидаза]

Эта теория не объясняет окисление в животных тканях.

2. Теория активирования водорода (Палладин)

В клетках животных окисление идет благодаря дегидрированию:

А·Н₂ + Ко® А + Ко·Н₂ [фермент дегидрогеназа]

Ко·Н₂ + ½О₂ ® Ко + Н₂О

3. Современные представления (Палладин и Бах)

Биологическое окисление – это процесс переноса электронов. Если акцептором электронов выступает молекулярный кислород, то его называют “тканевым дыханием”:

RH₂ ® R + 2H⁺ + 2e^--

2H⁺ + 2e^-- + ½ O₂ ® H₂O + 210 кДж

Биологическое окисление – многоступенчатый полиферментативный процесс, заключающийся в многократной передаче протонов и электронов по цепи ферментов. При этом химическая энергия выделяется небольшими порциями (постепенно, без взрывов).

Дыхательная цепь (ДЦ)

(или Цепь Переноса Электронов – ЦПЭ, или Электрон-Транспортная Цепь – ЭТЦ)

ДЦ – это конвейер по переносу электронов и протонов от восстановленного субстрата к кислороду.

Компоненты ДЦ:

1. Пиридинзависимые ДГ (НАД-, НАДФ-зависимые)

Рабочая часть – витамин РР (никотинамид)

НАД + 2Н⁺ + 2е ↔ НАД·Н₂

2. ФАД-зависимые ДГ (кофермент в ДЦ – ФМН, а акцептор электронов непосредственно от субстрата – ФАД. Рабочая часть – изоалоксазин.

[При восстановлении к атомам азота при двойных связях, отмеченных стрелками, присоединяется по атому водорода, а двойная связь перемещается на общую грань колец В и С.]

3. Убихинон (Ko Q). Обладает о/в-свойствами благодаря кето-енольной таутомерии.

4. Цитохромы. Относятся к гемопротеинам, содержат атомы железа, переход степени (2↔3) окисления которого и обеспечивает транспорт электронов (протоны ими не транспортируются !!! ).

В ДЦ цитохромы расположены в следующей последовательности: b - c₁ - c - a - a₃ .

Совокупность цитохромов b и c₁ называют КоQH-дегидрогеназой, т.к. они отщепляют атом водорода от убихинона (KoQ).

Цитохромы а и а₃ – цитохромоксидазой (т.к. способствуют переносу электронов на молекулярный кислород).