Обмен нуклеотидов. (Лекция 13)

Содержание

Слайд 2

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ 1. Как происходит переваривание нуклеиновых кислот

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ

1. Как происходит переваривание нуклеиновых кислот

в ЖКТ? Дать характеристику ДНКаз и РНКаз панкреатического сока.
2. Какие продукты образуются в результате переваривания нуклеиновых кислот и как они всасываются в кишечнике, какова их дальнейшая судьба? Отметить, что в результате переваривания образуются мононуклеотиды, которые после всасывания расщепляются на основания, углеводы, фосфат. Указать, что углеводы и большая часть оснований не используются в тканевом обмене и подвергается распаду.
3. Какие метаболиты являются донорами атомов углерода и азота в биосинтезе пуринового кольца? Дать схему синтеза пуриновых нуклеиновых оснований.
4. Приведите начальные реакции биосинтеза пуриновых нуклеотидов, дайте характеристику ферментов и укажите на их роль в регуляции этого процесса.
5. Приведите реакции образования АМФ и ГМФ из инозиновой кислоты и рассмотрите общую схему регуляции биосинтеза пуриновых нуклеотидов.
6. Как происходит распад пуриновых нуклеотидов? Приведите реакции катаболизма пуринов до мочевой кислоты и далее до мочевины. Укажите, что у человека основным продуктом является мочевая кислота.
7. Приведите схему биосинтеза пиримидиновых нуклеотизидтрифосфатов. Укажите на роль ЦТФ и АТФ как аллостерических регуляторов этого процесса.
8. Приведите схему распада пиримидиновых нуклеотидов, использования и катаболизма образующегося при этом β-аланина.
9. Рассмотрите биохимические причины, метаболические последствия и клинические проявления патологических состояний, связанных с повышением содержания мочевой кислоты в крови (гиперурикемия, подагра, мочекаменная болезнь).
10. Какой принцип лежит в основе медикаментозного лечения подагры? Покажите роль антиметаболитов инозиновой кислоты в качестве лекарственных средств (аллопуринол).
Слайд 3

ПЛАН ЛЕКЦИИ Понятие нуклеиновые основания, нуклеозиды, нуклеотиды (классификация и номенклатура НК).

ПЛАН ЛЕКЦИИ

Понятие нуклеиновые основания, нуклеозиды, нуклеотиды (классификация и номенклатура НК).
Свойства и

биологическое значение НК.
Обмен НК (переваривание, всасывание, анаболизм катаболизм). Регуляция.
Нарушение обмена НК.
Диагностика нарушений обмена АК.
Слайд 4

Нуклеиновые (азо́тистые) основания — гетероциклические азотсодержащие органические соединения. Являются производными пурина

Нуклеиновые (азо́тистые) основания — гетероциклические азотсодержащие органические соединения. Являются производными пурина

и пиримидина.

Аденин

Гуанин

ПУРИНЫ:

ПИРИМИДИНЫ:

Тимин

Цитозин

Урацил

Слайд 5

Нуклеозиды – N гликозиды, состоящие из азотистого основания и пентозы, связанных

Нуклеозиды – N гликозиды, состоящие из азотистого основания и пентозы, связанных

между собой N гликозидной связью (гидролиз в кислой среде)

Уридин

Аденозин

У производных пиримидина – идин у пурина - озин

Слайд 6

2’-Дезоксигуанозин Тимидин

2’-Дезоксигуанозин

Тимидин

Слайд 7

Номенклатура нуклеозидов

Номенклатура нуклеозидов

Слайд 8

Нуклеотиды – фосфорные эфиры нуклеозидов фосфорная кислота + рибоза + нуклеиновое

Нуклеотиды – фосфорные эфиры нуклеозидов фосфорная кислота + рибоза + нуклеиновое

основание

ЦМФ
Цитидинмонофосфат
Цитидин-5’-ф

АМФ
Аденозинмонофосфат
Аденозин-5’-ф
Адениловая кислота

Сложноэфирная связь
Гидролиз в кислой и щелочной среде

Слайд 9

В нуклеотидах может содержаться несколько остатков фосфорной кислоты связанных ангидридной связью

В нуклеотидах может содержаться несколько остатков фосфорной кислоты связанных ангидридной связью

(макроэргическая)

АТФ
Аденозинтрифосфат

Сложноэфирная связь
Гидролиз в кислой и щелочной среде

Слайд 10

Фосфорная кислота в нуклеотиде может соединяться с пентозой двумя связями с

Фосфорная кислота в нуклеотиде может соединяться с пентозой двумя связями с

образованием циклических нуклеотидов

ц-3’, 5’-АМФ
цАМФ

Слайд 11

Нуклеотиды способны соединяться через фосфорную кислоту и гидрооксильные группы пентозы в

Нуклеотиды способны соединяться через фосфорную кислоту и гидрооксильные группы пентозы в

ди-, олиго- и полинуклеотиды (РНК, ДНК)

НАД+
Никотинамидадениндинуклеотид

Слайд 12

У нуклеотидов существуют производные (содержат серную, глюкуроновую кислоту) УДФ-глюкуроновая кислота

У нуклеотидов существуют производные (содержат серную, глюкуроновую кислоту)

УДФ-глюкуроновая кислота

Слайд 13

ФАФС 3’-Фосфоаденозил-5’-фосфосульфат

ФАФС
3’-Фосфоаденозил-5’-фосфосульфат

Слайд 14

Полинуклеотиды в основном образуют сложные надмолекулярные структуры с белками: Рибосома состоит

Полинуклеотиды в основном образуют сложные надмолекулярные структуры с белками:

Рибосома
состоит из:
2

субъединиц,
4 молекул РНК
(18S, 5,8S, 28S, 5S)

РНК / белок = 1:1

http://moikompas.ru/img/compas/2008-03-03/life_of_a_cell/98878044_orig.jpg

Слайд 15

Хроматин – надмолекулярный комплекс: ДНК (30-40%), гистоновые (30-50%), негистоновые (4-33%) белки,

Хроматин – надмолекулярный комплекс: ДНК (30-40%), гистоновые (30-50%), негистоновые (4-33%) белки,

РНК

http://cmgm.stanford.edu/biochem/biochem201/Slides/Chromatin%20Structure/Nucleosome%20x-ray%20struct.JPG

"кор"-частица - образованна ДНК (146 нуклеотидных пар) и октамером из 4 гистонов (Н2А, Н2В, НЗ и Н4 - по две молекулы каждого)
линкерная ДНК переменной длины (0-80 нуклеотидных пар), связанной с гистоном H1.

Структурная единица хроматина – нуклеосома:

Слайд 16

Слайд 17

Номенклатура нуклеотидов Пурины

Номенклатура нуклеотидов

Пурины

Слайд 18

Пиримидины

Пиримидины

Слайд 19

Биологическое значение Нуклеиновые основания и нуклеозиды – структурные компоненты нуклеотидов Мононуклеотиды:

Биологическое значение

Нуклеиновые основания и нуклеозиды – структурные компоненты нуклеотидов

Мононуклеотиды:

Структурные компоненты

ди- (НАД, ФАД), полинуклеотидов (ДНК, РНК)
Энергетическая функция (АТФ)
Источник фосфорной кислоты (АТФ)
Регуляторная функция (цАМФ, цГМФ, АМФ, АДФ, АТФ)
Источник серной кислоты (ФАФС)
Детоксикационная (УДФ-глюкуроновая кислота, ФАФС)
Обмен аминокислот, липидов (SАМ)
Слайд 20

Динуклеотиды: НАДН+ / НАДН2, ФАД / ФАДН2 окислительно-восстановительные реакции, синтез АТФ,

Динуклеотиды:

НАДН+ / НАДН2, ФАД / ФАДН2 окислительно-восстановительные реакции, синтез АТФ, биологически

активных веществ.
НАДФ+ / НАДФН2 синтез липидов (жирных кислот), монооксигеназные реакции (обезвреживание ксенобиотиков, токсичных метаболитов), антиокисидантная защита
Слайд 21

Полинуклеотиды: ДНК хранение и передача наследственной информации. РНК (мРНК, рРНК, тРНК) биосинтез белка

Полинуклеотиды:

ДНК хранение и передача наследственной информации.
РНК (мРНК, рРНК, тРНК) биосинтез белка

Слайд 22

Распад нуклеопротеидов в ЖКТ НП Н+, пепсин НК + белок пепсин

Распад нуклеопротеидов в ЖКТ

НП

Н+, пепсин

НК + белок

пепсин

желудок

АК

трипсин

пептиды

кишка

Олигонуклеотиды

Мононуклеотиды

Нуклеозиды

денатурация

Мочевая
кислота

ДНКазы, РНКазы поджелуд.

сока

Фосфодиэстеразы кишечный сок

Нуклеотидазы кишечный сок

энтероцит

пиримидины
Пурины

кровь

Нуклеозидаза
(Фосфатаза)

Н2О

Н2О

Н2О

Мочевая кислота

окисление

Слайд 23

Практически все продукты переваривания и всасывания нуклеотидов не используются организмом, а подвергаются катаболизму и выводятся.

Практически все продукты переваривания и всасывания нуклеотидов не используются организмом, а

подвергаются катаболизму и выводятся.
Слайд 24

1. Образование 5-фосфорибозил-1-дифосфата ПФШ глюкоза Повышеная активность ФРДФ- синтетазы приводит к

1. Образование 5-фосфорибозил-1-дифосфата

ПФШ

глюкоза

Повышеная активность ФРДФ- синтетазы приводит к ПОДАГРЕ (рецессивный тип

наследования, сцепленный с Х-хромосомой)

Синтез пуринов de novo

Слайд 25

2. Синтез инозин-5'-монофосфат (ИМФ) ФРПФ-глутамил- амидо-трансфераза Θ АМФ, ГМФ Θ Диазонорлейцин Θ Азасерин синтетаза с

2. Синтез инозин-5'-монофосфат (ИМФ)

ФРПФ-глутамил-
амидо-трансфераза

Θ АМФ, ГМФ
Θ Диазонорлейцин

Θ Азасерин

синтетаза

с

Слайд 26

Синтез пуринового цикла

Синтез пуринового цикла

Слайд 27

3. Биосинтез пуриновых нуклеотидов (АМФ и ГМФ) Θ Микофеноловая к-та Θ 6-меркаптопурин Θ АМФ Θ ГМФ

3. Биосинтез пуриновых нуклеотидов (АМФ и ГМФ)

Θ Микофеноловая к-та

Θ 6-меркаптопурин

Θ АМФ

Θ

ГМФ
Слайд 28

Регуляция синтеза пуриновых нуклеотидов ФРДФ-синтетаза ФРПФ-глутамил-амидо-трансфераза ИМФ-дегидрогеназа аденилосукцинат-синтетаза

Регуляция синтеза пуриновых нуклеотидов

ФРДФ-синтетаза
ФРПФ-глутамил-амидо-трансфераза
ИМФ-дегидрогеназа
аденилосукцинат-синтетаза

Слайд 29

“ЗАПАСНЫЕ” ПУТИ СИНТЕЗА ПУРИНОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ (РЕУТИЛИЗАЦИЯ АЗОТИСТЫХ ОСНОВАНИЙ И НУКЛЕОЗИДОВ) Снижение

“ЗАПАСНЫЕ” ПУТИ СИНТЕЗА ПУРИНОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ (РЕУТИЛИЗАЦИЯ АЗОТИСТЫХ ОСНОВАНИЙ И НУКЛЕОЗИДОВ)

Снижение

активности
приводит к ПОДАГРЕ, отсутствие активности: Синдром Леша-Нихена

Потеря активности
приводит к почечнокаменной болезни

Слайд 30

Катаболизм пуриновых нуклеотидов Ксантин ДГ Ксантин ДГ

Катаболизм пуриновых нуклеотидов

Ксантин ДГ

Ксантин ДГ

Слайд 31

Мочевая кислота Норма в сыворотки крови: ♀ 0,2 - 0,42 ммоль/л;

Мочевая кислота

Норма в сыворотки крови:
♀ 0,2 - 0,42 ммоль/л;
♂ 0,15

– 0,36 ммоль/л
Выделяется в виде мочевой кислоты и уратов: 0,4 - 0,6 г/сут.

Мочевая кислота
(2,6,8-триоксопурин)

Мочевая кислота - бесцветные кристаллы,
плохо растворимые в воде,
хорошо в растворах щелочей.
Образует соли ураты, со средней растворимостью в воде

Слайд 32

Повышение мочевой кислоты в сыворотке крови - гиперурикемия

Повышение мочевой кислоты в сыворотке крови - гиперурикемия

Слайд 33

ПОДАГРА Хроническое гетерогенное заболевание, характеризуется отложением в различных тканях организма кристаллов

ПОДАГРА

Хроническое гетерогенное заболевание, характеризуется отложением в различных тканях организма кристаллов уратов

или мочевой кислоты.
В основе лежит накопление мочевой кислоты и уменьшение ее выделения почками, что приводит к повышению концентрации последней в крови (гиперурикемия).
Клинически подагра проявляется рецидивирующим острым артритом и образованием подагрических узлов — тофусов.
Происходит также поражение внутренних органов
Слайд 34

Тофусы

Тофусы

Слайд 35

Механизм развития подагры Гиперурикемия – [мочевая кислота] > 0,6 – 0,76

Механизм развития подагры

Гиперурикемия – [мочевая кислота] > 0,6 – 0,76 ммоль/л

Кристаллы

уратов откладываются в тканях

В суставах их фагоцитоз полиморфно-ядерными
лейкоцитами медиаторы воспаления

Развивается ОСТРЫЙ ПОДАГРИЧЕСКИЙ АРТРИТ

Хронический подагрический артрит приводит
к деформации суставов

Подагра

Слайд 36

Стадии подагры I Стадия – бессимптомная гиперурикемия (мо- III Стадия –

Стадии подагры

I Стадия – бессимптомная гиперурикемия (мо- III Стадия – «межприступная

подагра».
жет протекать много лет, пока не бу-
дет спровоцирован острый приступ).
II Стадия – острый приступ (спровоцирован IV Стадия – хроническая тофусная
травмой или отклонениями в диете). подагра
Слайд 37

Факторы риска Мужской пол. Пожилой возраст Склонность к употреблению мяса, алкоголя,

Факторы риска

Мужской пол.
Пожилой возраст
Склонность к употреблению мяса, алкоголя, особенно

пива и вина. Колебания уровня рН крови и синовиальной жидкости.
Физические перегрузки, в том числе и статические – в тесной обуви особенно частое поражение большого пальца стопы.
Переохлаждение.
Уменьшение выведения мочевой кислоты почками.
Слайд 38

Антиподагрические средства Урикодепрессивные средства Урикозурические средства Купирование приступа подагры: КОЛХИЦИН

Антиподагрические средства

Урикодепрессивные средства
Урикозурические средства
Купирование приступа подагры:
КОЛХИЦИН

Слайд 39

Гении-подагрики У. Гарвей Ч. Дарвин Р. Бэкон Ф. Бэкон Галилей Ньютон

Гении-подагрики

У. Гарвей
Ч. Дарвин
Р. Бэкон
Ф. Бэкон
Галилей
Ньютон
Линней


Лейбниц
И. Кант
Б. Франклин
Р. Бойль

Ахилл
А. Македонский
Иоанн Грозный
Род Медичи
Микельанджело
Мартин Лютер
Жан Кальвин
Стендаль
Мопассан
Тургенев И.С.
Гёте
Бисмарк
Суворов А.В.

Слайд 40

1 2 3 4 5 6 Синтез пиримидиновых нуклеотидов (схема). ФРДВ–источник

1

2

3

4

5

6

Синтез пиримидиновых нуклеотидов (схема).

ФРДВ–источник рибозо-5-фосфата на заключительном этапе синтеза

Аспарагиновая
кислота

ГЛУ-NH2

Карбоксибиотин
(витамин Н)

«СО2»
Слайд 41

БИОСИНТЕЗ ПИРИМИДИНОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ

БИОСИНТЕЗ ПИРИМИДИНОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ

Слайд 42

Синтез цитидиловых нуклеотидов. УТФ + Глн + АТФ ЦТФ + Глу

Синтез цитидиловых нуклеотидов.

УТФ + Глн + АТФ

ЦТФ + Глу + АДФ

+ Фн

Mg

2+

аминирование

ЦТФ-син-
тетаза

Слайд 43

Превращение дУМФ в дТМФ

Превращение дУМФ в дТМФ

Слайд 44

Превращение рибонуклеозидов в дезоксирибонуклеозиды Рибонуклеозид- Дифосфаты (НДФ) АТФ АДФ+Фн Mg 2+

Превращение рибонуклеозидов в
дезоксирибонуклеозиды

Рибонуклеозид-
Дифосфаты (НДФ)

АТФ

АДФ+Фн

Mg

2+

2`-дезокси-
рибо-НДФ

Восстановленный
тиоредоксин

SH

SH

(белковый
кофактор)
донор электронов

Окисленный
тиоредоксин

S

S

НДФ-
редуктаза

Эта

сложная ферментативная система функционирует в клетке только в период
активного синтеза ДНК и деления.

НАДФ
(кофактор)

+

НАДФ-Н2
(пентозофосфатный путь)

тиоредоксин

редуктаза
(флавопротеин)

Слайд 45

Регуляция биосинтеза пиримидинов Пуриновые нуклеотиды АТФ + «СО2» + глутамин Карбамоилфосфат

Регуляция биосинтеза пиримидинов

Пуриновые
нуклеотиды

АТФ + «СО2»
+ глутамин

Карбамоилфосфат
+ аспартат

N-карбамоиласпартат

УТФ

УДФ

dУДФ

ТМФ

ТДФ

ФРПФ

АТФ +
рибозо-5-ф-т

ЦТФ

Аспартат-транс-
карбомоилаза

Слайд 46

Катабализм пиримидиновых нуклеотидов

Катабализм пиримидиновых нуклеотидов