प्यूरीन और पाइरीमिडीन न्यूक्लियोटाइड का अपघटन। ऊतकों में अंतिम उत्पादों के लिए प्यूरीन और पाइरीमिडीन न्यूक्लियोटाइड का अपघटन। पाइरीमिडीन न्यूक्लियोसाइड का अपघटन

प्यूरीन न्यूक्लियोटाइड का टूटना।

एडेनोसिन और गुआनोसिन, जो प्यूरीन न्यूक्लियोटाइड्स के हाइड्रोलिसिस के दौरान बनते हैं, अंतिम उत्पाद - यूरिक एसिड बनाने के लिए एंजाइमेटिक ब्रेकडाउन से गुजरते हैं, जो शरीर से मूत्र में उत्सर्जित होता है।

पिरिमिडीन न्यूक्लियोटाइड का अपघटन।

इस प्रक्रिया के प्रारंभिक चरण विशिष्ट एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित होते हैं। अंतिम उत्पाद: CO2, NH3, यूरिया, β-अलैनिन, β-एमिनोइसोब्यूट्रिक एसिड। β-अलैनिन का उपयोग मांसपेशी डाइपेप्टाइड्स - कार्नोसिन और एनसेरिन के संश्लेषण के लिए किया जाता है या मूत्र में उत्सर्जित होता है।

21. कोएंजाइम: अधिकांश एंजाइमों को एंजाइमेटिक गतिविधि प्रदर्शित करने के लिए कम आणविक भार वाले कार्बनिक गैर-प्रोटीन यौगिकों (कोएंजाइम) और/या धातु आयनों (कोफैक्टर) की आवश्यकता होती है। अवधि। "कोएंजाइम" को 20वीं सदी की शुरुआत में पेश किया गया था और यह कुछ एंजाइमों के एक हिस्से को दर्शाता था जो आसानी से एंजाइम के प्रोटीन अणु से अलग हो जाता था और डायलिसिस के दौरान एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली के माध्यम से हटा दिया जाता था। कुछ समय बाद यह पाया गया कि अधिकांश एंजाइमों में एक थर्मोलैबाइल प्रोटीन भाग और एक थर्मोस्टेबल गैर-प्रोटीन कारक - एक कोएंजाइम होता है। प्रोटीन भाग को "एपोएंजाइम" कहा जाता है, जिसमें कोएंजाइम की अनुपस्थिति में उत्प्रेरक गतिविधि नहीं होती है। एक प्रोटीन अणु (एपोएंजाइम) के साथ एक कोएंजाइम उत्प्रेरक गतिविधि के साथ एक होलोनीजाइम अणु बनाता है।

सहकारकों

सभी एंजाइमों में से 25% से अधिक को पूर्ण उत्प्रेरक गतिविधि प्रदर्शित करने के लिए धातु आयनों की आवश्यकता होती है। आइए एंजाइमी उत्प्रेरण में सहकारकों की भूमिका पर विचार करें।

1. सब्सट्रेट अटैचमेंट में धातुओं की भूमिका

एंजाइम की सक्रिय साइट में

धातु आयन सब्सट्रेट अणु के स्टेबलाइजर्स, एंजाइम के सक्रिय केंद्र और एंजाइम के प्रोटीन अणु, अर्थात् तृतीयक और चतुर्धातुक संरचनाओं के निर्माण के रूप में कार्य करते हैं।

धातु आयन सब्सट्रेट अणु के स्टेबलाइज़र हैं

कुछ एंजाइमों के लिए, सब्सट्रेट एक धातु आयन के साथ परिवर्तित पदार्थ का एक जटिल है। उदाहरण के लिए, अधिकांश किनेसेस के लिए, सब्सट्रेट्स में से एक एटीपी अणु नहीं है, बल्कि एमजी2+-एटीपी कॉम्प्लेक्स है। इस मामले में, Mg2+ आयन सीधे एंजाइम के साथ बातचीत नहीं करता है, लेकिन एटीपी अणु को स्थिर करने और सब्सट्रेट के नकारात्मक चार्ज को बेअसर करने में भाग लेता है, जो एंजाइम के सक्रिय केंद्र से इसके लगाव की सुविधा प्रदान करता है।

योजनाबद्ध रूप से, एक एंजाइम और एक सब्सट्रेट के बीच बातचीत में एक सहकारक की भूमिका को ई-एस-मी कॉम्प्लेक्स के रूप में दर्शाया जा सकता है, जहां ई एक एंजाइम है, एस एक सब्सट्रेट है, और मी एक धातु आयन है।

एक उदाहरण हेक्सोकाइनेज की सक्रिय साइट में सबस्ट्रेट्स का स्थान है

हेक्सोकाइनेज ग्लूकोज-6-फॉस्फेट बनाने के लिए एटीपी अणु के टर्मिनल, γ-फॉस्फेट अवशेषों को ग्लूकोज में स्थानांतरित करने को उत्प्रेरित करता है:

हेक्सोकाइनेज की सक्रिय साइट में सब्सट्रेट के जुड़ाव में मैग्नीशियम आयनों की भागीदारी। हेक्सोकाइनेज के सक्रिय केंद्र में ग्लूकोज अणु और Md2+-ATP कॉम्प्लेक्स के लिए बाध्यकारी साइटें होती हैं। एंजाइमेटिक प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, एटीपी अणु का टर्मिनल, γ-फॉस्फेट अवशेष ग्लूकोज-6-फॉस्फेट बनाने के लिए ग्लूकोज में स्थानांतरित हो जाता है।

Mg2+ आयन एंजाइम की सक्रिय साइट में एटीपी अणु के लगाव और "सही" अभिविन्यास में शामिल है, फॉस्फोएस्टर बंधन को कमजोर करता है और फॉस्फेट को ग्लूकोज में स्थानांतरित करने की सुविधा प्रदान करता है।

धातु आयन एंजाइम के सक्रिय केंद्र के स्टेबलाइज़र हैं

कुछ मामलों में, धातु आयन एंजाइम और सब्सट्रेट के बीच एक "पुल" के रूप में काम करते हैं। वे सक्रिय केंद्र के स्टेबलाइजर्स के रूप में कार्य करते हैं, जिससे सब्सट्रेट को इसके साथ जोड़ने और रासायनिक प्रतिक्रिया की घटना को सुविधाजनक बनाया जाता है। कुछ मामलों में, एक धातु आयन एक कोएंजाइम के योग को बढ़ावा दे सकता है। ऊपर सूचीबद्ध कार्य Mg2+, Mn2+, Zn2+, Co2+, Mo2+ जैसी धातुओं द्वारा किए जाते हैं। धातु की अनुपस्थिति में, इन एंजाइमों की कोई गतिविधि नहीं होती है। ऐसे एंजाइमों को "मेटालोएंजाइम" कहा जाता है। योजनाबद्ध रूप से, एंजाइम, सब्सट्रेट और धातु के बीच बातचीत की इस प्रक्रिया को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

उदाहरण के लिए, मेटलोएंजाइम में एंजाइम पाइरूवेट किनेज (चित्र 2-4) शामिल है, जो प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है:

पाचक एंजाइम:

2. पेट

3.छोटी आंत

प्रोटीज़:

कार्बोक्सीपेप्टिडेज़

स्टेप्सिन, जो वसा को तोड़ता है।

छोटी आंत के एंजाइम

22. मल्टीएंजाइम प्रणाली:शरीर की प्रत्येक कोशिका में एंजाइमों का अपना विशिष्ट समूह होता है। उनमें से कुछ सभी कोशिकाओं में पाए जाते हैं, अन्य केवल कुछ में ही मौजूद होते हैं। एक कोशिका में, प्रत्येक एंजाइम का कार्य, एक नियम के रूप में, व्यक्तिगत नहीं होता है, बल्कि अन्य एंजाइमों से निकटता से संबंधित होता है, अर्थात। मल्टीएंजाइम सिस्टम, या कन्वेयर, अलग-अलग एंजाइमों से बनते हैं। अपने परिवर्तन के दौरान, एक सब्सट्रेट कभी-कभी प्रतिक्रियाओं की एक लंबी श्रृंखला से गुजरता है जिसमें कई एंजाइम भाग लेते हैं। पहले एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया का उत्पाद दूसरे एंजाइम के लिए सब्सट्रेट के रूप में कार्य करता है, इत्यादि। इसका एक उदाहरण ग्लाइकोलाइसिस की प्रक्रिया है। सभी ग्लाइकोलाइटिक एंजाइम घुलनशील अवस्था में उपलब्ध होते हैं। ग्लूकोज को लैक्टिक एसिड में बदलने में कई एंजाइम शामिल होते हैं। श्रृंखला में प्रत्येक एंजाइम की स्थिति सब्सट्रेट्स (ग्लूकोज से शुरू) के साथ इसकी आत्मीयता से निर्धारित होती है, जिनमें से प्रत्येक क्रमशः पिछले एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया का उत्पाद है। इससे एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं की दर बढ़ जाती है, और मध्यवर्ती उत्पाद ऐसी श्रृंखला में जमा नहीं होते हैं।

कई मल्टीएंजाइम समूह संरचनात्मक रूप से किसी भी ऑर्गेनेल (माइटोकॉन्ड्रिया, राइबोसोम, न्यूक्लियस) या बायोमेम्ब्रेंस से जुड़े होते हैं और अत्यधिक संगठित सिस्टम का निर्माण करते हैं जो महत्वपूर्ण कार्य प्रदान करते हैं, उदाहरण के लिए, ऊतक श्वसन, यानी। माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली से जुड़े श्वसन एंजाइमों की एक प्रणाली के माध्यम से सब्सट्रेट से ऑक्सीजन में इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन का स्थानांतरण। एक चयापचय श्रृंखला की प्रतिक्रिया में शामिल कुछ एंजाइम एक विशिष्ट कार्य के साथ मल्टीएंजाइम कॉम्प्लेक्स में संयुक्त होते हैं। ऐसे सुपरमॉलेक्यूलर कॉम्प्लेक्स का एक विशिष्ट उदाहरण पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स है, जिसमें पाइरुविक एसिड के एसिटाइल-सीओए या फैटी एसिड सिंथेटेज़ के ऑक्सीकरण में शामिल कई एंजाइम शामिल होते हैं, जिसमें सात संरचनात्मक रूप से संबंधित एंजाइम होते हैं जो फैटी एसिड संश्लेषण का कार्य करते हैं।

23. चयापचय में पाचन:चयापचय (ग्रीक μεταβολή से - "परिवर्तन, परिवर्तन"), या चयापचय रासायनिक प्रतिक्रियाओं का एक सेट है जो जीवन को बनाए रखने के लिए एक जीवित जीव में होता है। ये प्रक्रियाएँ जीवों को बढ़ने और प्रजनन करने, उनकी संरचनाओं को बनाए रखने और पर्यावरणीय प्रभावों पर प्रतिक्रिया करने की अनुमति देती हैं।

पाचन: स्टार्च, सेलूलोज़ या प्रोटीन जैसे मैक्रोमोलेक्यूल्स को कोशिकाओं द्वारा उपयोग किए जाने से पहले छोटी इकाइयों में विभाजित किया जाना चाहिए। एंजाइमों के कई वर्ग क्षरण में शामिल होते हैं: प्रोटीज, जो प्रोटीन को पेप्टाइड्स और अमीनो एसिड, ग्लाइकोसिडेस में तोड़ते हैं, जो पॉलीसेकेराइड को ऑलिगो- और मोनोसेकेराइड में तोड़ते हैं।

सूक्ष्मजीव अपने आस-पास के स्थान में हाइड्रोलाइटिक एंजाइमों का स्राव करते हैं, जो जानवरों से भिन्न होता है, जो ऐसे एंजाइमों को केवल विशेष ग्रंथि कोशिकाओं से स्रावित करते हैं। बाह्यकोशिकीय एंजाइमों की गतिविधि के परिणामस्वरूप बनने वाले अमीनो एसिड और मोनोसेकेराइड फिर सक्रिय परिवहन का उपयोग करके कोशिकाओं में प्रवेश करते हैं

पाचक एंजाइम:पाचन एंजाइम, पाचन एंजाइम, ऐसे एंजाइम होते हैं जो जटिल खाद्य घटकों को सरल पदार्थों में तोड़ देते हैं, जो फिर शरीर में अवशोषित हो जाते हैं। व्यापक अर्थ में, पाचन एंजाइम उन सभी एंजाइमों को भी संदर्भित करते हैं जो बड़े (आमतौर पर बहुलक) अणुओं को मोनोमर्स या छोटे भागों में तोड़ देते हैं। पाचन एंजाइम मनुष्यों और जानवरों के पाचन तंत्र में पाए जाते हैं। इसके अलावा, ऐसे एंजाइमों में लाइसोसोम के इंट्रासेल्युलर एंजाइम शामिल हैं। मानव और पशु शरीर में पाचन एंजाइमों की क्रिया के मुख्य स्थल मौखिक गुहा, पेट और छोटी आंत हैं। ये एंजाइम लार ग्रंथियों, पेट की ग्रंथियों, अग्न्याशय और छोटी आंत की ग्रंथियों जैसी ग्रंथियों द्वारा निर्मित होते हैं। कुछ एंजाइमेटिक कार्य बाध्य आंतों के माइक्रोफ्लोरा द्वारा किए जाते हैं। सब्सट्रेट विशिष्टता के अनुसार, पाचन एंजाइमों को कई मुख्य समूहों में विभाजित किया जाता है:

प्रोटीज़ (पेप्टाइडेज़) प्रोटीन को छोटे पेप्टाइड्स या अमीनो एसिड में तोड़ देते हैं

लाइपेस लिपिड को फैटी एसिड और ग्लिसरॉल में तोड़ देते हैं

कार्बोहाइड्रेट स्टार्च या शर्करा जैसे कार्बोहाइड्रेट को ग्लूकोज जैसी सरल शर्करा में हाइड्रोलाइज करते हैं

न्यूक्लीज़ न्यूक्लिक एसिड को न्यूक्लियोटाइड में तोड़ देते हैं।

1. मौखिक गुहा - लार ग्रंथियां मौखिक गुहा में अल्फा-एमाइलेज़ (पटियालिन) का स्राव करती हैं, जो उच्च-आणविक स्टार्च को छोटे टुकड़ों में और व्यक्तिगत घुलनशील शर्करा (डेक्सट्रिन, माल्टोज़, माल्ट्रियोज़) में तोड़ देती है।

2. पेट

पेट द्वारा स्रावित एंजाइमों को गैस्ट्रिक एंजाइम कहा जाता है।

पेप्सिन मुख्य गैस्ट्रिक एंजाइम है। प्रोटीन को पेप्टाइड्स में तोड़ता है।

जिलेटिनेज़ जिलेटिन और कोलेजन को तोड़ता है, जो मांस के मुख्य प्रोटीयोग्लाइकेन्स हैं।

3.छोटी आंत

अग्नाशयी एंजाइम

अग्न्याशय पाचन तंत्र की मुख्य ग्रंथि है। यह ग्रहणी के लुमेन में एंजाइमों का स्राव करता है।

प्रोटीज़:

ट्रिप्सिन गैस्ट्रिक पेप्सिन के समान एक प्रोटीज़ है।

काइमोट्रिप्सिन भी एक प्रोटीज़ है जो भोजन प्रोटीन को तोड़ता है।

कार्बोक्सीपेप्टिडेज़

कई अलग-अलग इलास्टेज जो इलास्टिन और कुछ अन्य प्रोटीन को तोड़ते हैं।

न्यूक्लिअस जो न्यूक्लिक एसिड डीएनए और आरएनए को तोड़ते हैं।

स्टेप्सिन, जो वसा को तोड़ता है।

एमाइलेज़, जो स्टार्च और ग्लाइकोजन, साथ ही अन्य कार्बोहाइड्रेट को तोड़ता है।

अग्न्याशय लाइपेज वसा के पाचन में एक आवश्यक एंजाइम है। यह वसा (ट्राइग्लिसराइड्स) पर कार्य करता है, जो पहले यकृत द्वारा आंतों के लुमेन में स्रावित पित्त द्वारा उत्सर्जित होता है।

छोटी आंत के एंजाइम

कई पेप्टाइडेज़, जिनमें शामिल हैं:

एंटरोपेप्टिडेज़ - ट्रिप्सिनोजेन को ट्रिप्सिन में परिवर्तित करता है;

एलानिन एमिनोपेप्टिडेज़ - पेट और अग्न्याशय के प्रोटीज़ की क्रिया के बाद प्रोटीन से बनने वाले पेप्टाइड्स को तोड़ता है।

एंजाइम जो डिसैकराइड को मोनोसैकेराइड में तोड़ते हैं:

सुक्रेज़ सुक्रोज़ को ग्लूकोज और फ्रुक्टोज़ में तोड़ देता है;

माल्टेज़ माल्टोज़ को ग्लूकोज में तोड़ देता है;

आइसोमाल्टेज़ माल्टोज़ और आइसोमाल्टोज़ को ग्लूकोज में तोड़ देता है;

लैक्टेज लैक्टोज को ग्लूकोज और गैलेक्टोज में तोड़ देता है।

आंत्र लाइपेस फैटी एसिड को तोड़ता है।

इरेप्सिन, एक एंजाइम जो प्रोटीन को तोड़ता है।

24. ऊतक श्वसन.सेलुलर या ऊतक श्वसन जीवित जीवों की कोशिकाओं में होने वाली जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं का एक सेट है, जिसके दौरान कार्बोहाइड्रेट, लिपिड और अमीनो एसिड का कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में ऑक्सीकरण होता है। जारी ऊर्जा उच्च-ऊर्जा यौगिकों (एटीपी, आदि) के रासायनिक बंधों में संग्रहीत होती है और आवश्यकतानुसार इसका उपयोग किया जा सकता है। कैटोबोलिक प्रक्रियाओं के समूह में शामिल। बहुकोशिकीय जीवों की कोशिकाओं तक ऑक्सीजन पहुंचाने और उनसे कार्बन डाइऑक्साइड निकालने की शारीरिक प्रक्रियाओं के बारे में जानकारी के लिए श्वसन लेख देखें।

पहली बार सांस लेने का सार ए.एल. द्वारा समझाया गया था। लेवॉज़ियर (1743-1794), जिन्होंने शरीर के बाहर कार्बनिक पदार्थों के दहन और जानवरों के श्वसन के बीच समानता की ओर ध्यान आकर्षित किया। धीरे-धीरे, इन दोनों प्रक्रियाओं के बीच मूलभूत अंतर स्पष्ट हो गया: शरीर में, पानी की उपस्थिति में ऑक्सीकरण अपेक्षाकृत कम तापमान पर होता है, और इसकी दर चयापचय द्वारा नियंत्रित होती है। वर्तमान में, जैविक ऑक्सीकरण को जीवित कोशिकाओं में सब्सट्रेट्स के ऑक्सीकरण की प्रतिक्रियाओं के एक सेट के रूप में परिभाषित किया गया है, जिसका मुख्य कार्य चयापचय के लिए ऊर्जा प्रदान करना है। 20वीं सदी में जैविक ऑक्सीकरण की अवधारणाओं के विकास में। सबसे महत्वपूर्ण योगदान ए.एन. द्वारा दिया गया था। बाख, ओ. वारबर्ग, जी. क्रेप्स, वी.ए. एंगेल-गार्ड, वी.आई. पल्लादीन, वी.ए. बेलिटसर, एस.ई. सेवेरिन, वी.पी. स्कुलचेव।

जैविक ऑक्सीकरण- जीवित कोशिकाओं में होने वाली एंजाइमैटिक रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं का एक सेट। जैविक ऑक्सीकरण की प्रक्रिया के दौरान, पोषक तत्व टूट जाते हैं, और जारी ऊर्जा कोशिकाओं द्वारा उपयोग के लिए सुविधाजनक तथाकथित रूप में संग्रहीत होती है। ऊर्जा से भरपूर यौगिक - एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट, आदि। इन यौगिकों को फिर सभी महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं को सुनिश्चित करने के लिए खर्च किया जाता है; कुछ ऊर्जा ऊष्मा के रूप में नष्ट हो जाती है। जैविक ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं का एक महत्वपूर्ण हिस्सा माइटोकॉन्ड्रिया में होता है

अवायवीय अमोनियम ऑक्सीकरणएनामॉक्स अवायवीय परिस्थितियों में नाइट्राइट आयन द्वारा अमोनियम आयन के ऑक्सीकरण की एक जैव रासायनिक प्रक्रिया है। कार्बन डाइऑक्साइड को स्थिर करने के लिए ऊर्जा के स्रोत के रूप में कार्य करता है। निम्नलिखित जीवाणु प्रजातियों में वर्णित: ब्रोकेडिया, कुएनेनिया, एनामोक्सोग्लोबस, जेटेनिया, स्कैलिंडुआ। ये सभी प्लैक्टोमाइसेट्स से संबंधित हैं।

इस प्रक्रिया की खोज 1986 में हुई थी। अमोनियम के अवायवीय ऑक्सीकरण को अंजाम देने वाले बैक्टीरिया का उपयोग करके नाइट्रोजन यौगिकों से अपशिष्ट जल के उपचार के लिए अब एक नई तकनीक बनाई गई है। इस पर आधारित पहला उपचार संयंत्र रॉटरडैम (नीदरलैंड) में बनाया और लॉन्च किया गया था। इस तकनीक का महत्वपूर्ण लाभ पारंपरिक तरीकों की तुलना में वातावरण में CO2 उत्सर्जन में 85-90% की कमी, साथ ही इसकी सापेक्ष कम लागत है।

अवायवीय अमोनियम ऑक्सीकरण की प्रतिक्रियाओं के लिए सामान्य समीकरण है:

NH4+ + NO2− → N2 + 2H2O.

मीथेन का अवायवीय ऑक्सीकरण- मीथेन के कार्बन डाइऑक्साइड में ऑक्सीकरण की प्रक्रिया, एएनएमई-1, एएनएमई-2 और एएनएमई-3 समूहों के अप्रयुक्त (अंग्रेजी वीबीएनसी) आर्किया द्वारा उत्पादित, मेथनोसार्सिनेल्स के करीब, सल्फेट-कम करने वाले और डीनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया के सहयोग से पर्यावरण में आणविक ऑक्सीजन की अनुपस्थिति। प्रकृति में जैव रसायन और प्रक्रिया की व्यापकता का अभी तक पर्याप्त अध्ययन नहीं किया गया है।

26. ग्लाइकोलाइसिस प्रतिक्रियाओं (साइटोप्लाज्म में) में बनने वाले पाइरूवेट को माइटोकॉन्ड्रिया में ले जाया जाना चाहिए। परिवहन एक विशेष "शटल" प्रणाली द्वारा किया जाता है। माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में, इसकी आंतरिक झिल्ली से जुड़ा हुआ, एक जटिल मल्टीएंजाइम कॉम्प्लेक्स होता है - पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज।

पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज में 60 पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं होती हैं, जिन्हें 3 मुख्य एंजाइमों में विभाजित किया जा सकता है: ई1 - पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज स्वयं (24 सबयूनिट से मिलकर बनता है); ई2 - डायहाइड्रोलिपॉयलट्रांसएसिटाइलेज़ (24 सबयूनिट भी); E3 - डाइहाइड्रोलिपॉयल डिहाइड्रोजनेज (12 सबयूनिट)।

प्रतिक्रियाओं का क्रम चित्र 5.12 में दिखाया गया है। E1, कोएंजाइम थायमिन पायरोफॉस्फेट (टीपीपी) की भागीदारी के साथ पीवीके के डीकार्बाक्सिलेशन को उत्प्रेरित करता है। परिणामी प्रतिक्रिया उत्पाद (टीपीपी का हाइड्रॉक्सीथाइल व्युत्पन्न) ई2 की भागीदारी के साथ ऑक्सीकृत लिपोइक एसिड (एलए) के साथ प्रतिक्रिया करता है। लिपोइक एसिड, एक कम आणविक भार नाइट्रोजन युक्त यौगिक, एक E2 कोएंजाइम है।

CH2 CH – (CH2)4 – COOH

लिपोइक एसिड

एलए का डाइसल्फ़ाइड समूह कमी और एसिटिलीकरण में सक्षम है। डायहाइड्रोलिपॉयलट्रांसएसिटाइलेज़ (ई2) द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया एसिटाइल लिपोइक एसिड का उत्पादन करती है। इसके बाद, यह यौगिक कोएंजाइम ए (सीओए-एसएच इसका अपना कोएंजाइम ई2 नहीं है) के साथ प्रतिक्रिया करता है - यह एलए (डायहाइड्रोलिपोइक एसिड) और एसिटाइल-सीओए का एक कम रूप पैदा करता है।

अंत में, E3 कार्य करना शुरू कर देता है, जिसका कोएंजाइम FAD है: कोएंजाइम डाइहाइड्रोलिपोइक एसिड को ऑक्सीकरण करता है और स्वयं कम हो जाता है (FADH2)। कम हुआ फ्लेविन कोएंजाइम माइटोकॉन्ड्रियल NAD+ के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे यह (NADH·H+) कम हो जाता है।

इस प्रकार, पीवीए के ऑक्सीडेटिव डीकार्बाक्सिलेशन में, वास्तव में तीन एंजाइम शामिल होते हैं, जो एक एकल पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स बनाते हैं, और 5 कोएंजाइम: टीपीपी, एलए और एफएडी कॉम्प्लेक्स के स्वयं के कोएंजाइम हैं, सीओए-एसएच और एनएडी + बाहरी हैं, जो "बाहर से आते हैं" ”। परिणामस्वरूप एसिटाइल-सीओए को क्रेब्स चक्र में ऑक्सीकरण किया जाता है, और NADH·H+ के साथ हाइड्रोजन माइटोकॉन्ड्रियल श्वसन श्रृंखला में प्रवेश करता है।

पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स के कामकाज का तंत्र

पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज की विशेषता एक बड़ी नकारात्मक रेडॉक्स क्षमता है, जो न केवल एनएडी+ में कमी प्रदान कर सकती है, बल्कि एसिटाइल-सीओए (सीएच3-सीओ~ स्कोए) में एक उच्च-ऊर्जा थियोएस्टर बंधन के गठन को भी बढ़ावा दे सकती है।

यदि आहार में अपर्याप्त विटामिन हैं जो पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज बनाते हैं, मुख्य रूप से थायमिन, तो एंजाइम की गतिविधि कम हो जाती है। इससे रक्त और ऊतकों में पाइरूवेट और लैक्टेट का संचय होता है और मेटाबोलिक एसिडोसिस का विकास होता है। गंभीर थायमिन की कमी के साथ, अप्रतिपूरित एसिडोसिस विकसित होता है, जो उपचार के बिना मृत्यु की ओर ले जाता है।

^ पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज गतिविधि का विनियमन

पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स सक्रिय और निष्क्रिय रूपों में मौजूद हो सकता है। एक रूप से दूसरे रूप में संक्रमण काइनेज की भागीदारी के साथ प्रतिवर्ती फॉस्फोराइलेशन और फॉस्फेट की भागीदारी के साथ डिफॉस्फोराइलेशन द्वारा किया जाता है। इस मामले में, फॉस्फोराइलेटेड फॉर्म निष्क्रिय है, और डीफॉस्फोराइलेटेड फॉर्म सक्रिय है।

इंसुलिन की कम सांद्रता और कोशिका को उच्च स्तर की ऊर्जा आपूर्ति (एटीपी, एसिटाइल-सीओए और एनएडीएच·एच+) पर, यह कॉम्प्लेक्स निष्क्रिय अवस्था में होता है। पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स का सक्रियण इंसुलिन, सीओए-एसएच, पाइरूवेट, एडीपी और मैग्नीशियम आयनों से प्रेरित होता है।

28. ऊतक श्वसन और जैविक ऑक्सीकरण। जीवित ऊतकों में कार्बनिक यौगिकों का टूटना, आणविक ऑक्सीजन की खपत के साथ और कार्बन डाइऑक्साइड और पानी की रिहाई और जैविक प्रकार की ऊर्जा के निर्माण को ऊतक श्वसन कहा जाता है। ऊतक श्वसन को इन अंतिम उत्पादों में मोनोसेकेराइड (मुख्य रूप से ग्लूकोज) के परिवर्तन में अंतिम चरण के रूप में दर्शाया जाता है, जिसमें विभिन्न चरणों में अन्य शर्करा और उनके डेरिवेटिव, साथ ही लिपिड (फैटी एसिड), प्रोटीन के टूटने के मध्यवर्ती उत्पाद शामिल होते हैं। अमीनो एसिड) और न्यूक्लिक बेस। अंतिम ऊतक श्वसन प्रतिक्रिया इस तरह दिखेगी:

С6Н12О6 + 6O2 = 6СО2+ 6Н2O + 2780 kJ/mol। (1)

ऊतकों द्वारा ऑक्सीजन की खपत ऊतक श्वसन प्रतिक्रियाओं की तीव्रता पर निर्भर करती है। ऊतक श्वसन की उच्चतम दर गुर्दे, मस्तिष्क, यकृत, सबसे कम - त्वचा, मांसपेशी ऊतक (आराम के समय) की विशेषता है। समीकरण (2) लैक्टिक एसिड के निर्माण (अध्याय 10 देखें) और ऑक्सीजन की भागीदारी के बिना होने वाली बहु-चरणीय प्रक्रिया के समग्र परिणाम का वर्णन करता है:

C6H12Ob = 2C3H6O3 + 65 kJ/mol। (2)

यह पथ स्पष्ट रूप से जीवन के सबसे सरल रूपों की ऊर्जा आपूर्ति को दर्शाता है जो ऑक्सीजन मुक्त परिस्थितियों में कार्य करते थे। आधुनिक अवायवीय सूक्ष्मजीव (लैक्टिक एसिड, अल्कोहलिक और एसिटिक एसिड किण्वन करते हुए) अपनी जीवन गतिविधि के लिए ग्लाइकोलाइसिस या इसके संशोधनों की प्रक्रिया में उत्पन्न ऊर्जा प्राप्त करते हैं।

कोशिकाओं द्वारा ऑक्सीजन का उपयोग सब्सट्रेट के अधिक पूर्ण ऑक्सीकरण के अवसर खोलता है। एरोबिक स्थितियों के तहत, एनोक्सिक ऑक्सीकरण के उत्पाद ट्राइकार्बोक्सिलिक एसिड चक्र (अध्याय 10 देखें) के सब्सट्रेट बन जाते हैं, जिसके दौरान कम श्वसन ट्रांसपोर्टर एनएडीपीएच, एनएडीएच और फ्लेविन कोएंजाइम बनते हैं। मध्यवर्ती हाइड्रोजन वाहक की भूमिका निभाने के लिए NAD+ और NADP+ की क्षमता उनकी संरचना में निकोटिनिक एसिड एमाइड की उपस्थिति से जुड़ी है। जब ये सहकारक हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, तो प्रतिवर्ती हाइड्रोजनीकरण (हाइड्रोजन परमाणुओं का योग) होता है:

इस स्थिति में, NAD+ (NADP+) अणु में 2 इलेक्ट्रॉन और एक प्रोटॉन शामिल होते हैं, और दूसरा प्रोटॉन माध्यम में रहता है।

फ्लेविन कोएंजाइम (एफएडी या एफएमएन) में, जिसके अणुओं का सक्रिय भाग आइसोएलोक्साज़िन रिंग है, कमी के परिणामस्वरूप, एक ही समय में 2 प्रोटॉन और 2 इलेक्ट्रॉनों का जुड़ाव सबसे अधिक बार देखा जाता है:

इन सहकारकों के कम किए गए रूप माइटोकॉन्ड्रिया या अन्य ऊर्जा-युग्मन झिल्ली की श्वसन श्रृंखला में हाइड्रोजन और इलेक्ट्रॉनों को ले जाने में सक्षम हैं।

मनुष्यों और कई जानवरों (प्राइमेट, पक्षी और कुछ सरीसृप) में यूरिक एसिड प्यूरीन बेस के टूटने का अंतिम उत्पाद है और शरीर से उत्सर्जित होता है। यूरिक एसिड का निर्माण मुख्य रूप से लीवर में होता है। यूरिक एसिड मनुष्यों में न्यूक्लियोटाइड का मुख्य टूटने वाला उत्पाद है। शरीर प्रतिदिन 0.5-1 ग्राम यूरिक एसिड का उत्पादन करता है, जो किडनी के माध्यम से उत्सर्जित होता है। एक स्वस्थ व्यक्ति के रक्त में 3-7 mg/dl यूरिक एसिड होता है। यूरिक एसिड (हाइपरयूरिसीमिया) की सांद्रता में लगातार वृद्धि से अक्सर गाउट का विकास होता है - रक्त और ऊतकों में क्रिस्टल के रूप में खराब घुलनशील यूरिक एसिड (और इसके यूरेट लवण) का जमाव। यह रोग प्रकृति में वंशानुगत है और एंजाइम में एक दोष से जुड़ा है जो क्रमशः हाइपोक्सैन्थिन और गुआनिन को इनोसिनिक एसिड - आईएमपी (अनुभाग 12.3 "न्यूक्लियोटाइड्स का जैवसंश्लेषण" देखें) और जीएमपी में परिवर्तित करने की प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है। परिणामस्वरूप, हाइपोक्सैन्थिन और गुआनिन का न्यूक्लियोटाइड के संश्लेषण के लिए पुन: उपयोग नहीं किया जाता है, लेकिन पूरी तरह से यूरिक एसिड में परिवर्तित हो जाते हैं, जिससे हाइपरयुरिसीमिया होता है।

अधिकांश जानवरों और पौधों में ऐसे एंजाइम होते हैं जो यूरिक एसिड को यूरिया (1) और ग्लाइऑक्सालिक एसिड (2) में तोड़ने का कारण बनते हैं:

β-आइसोब्यूट्रिक एसिड

एच 2 एन-कूह → एनएच 3 + सीओ 2।

एक नियम के रूप में, न्यूक्लिक एसिड के टूटने वाले उत्पाद शरीर से उत्सर्जित होते हैं। न्यूक्लियोसाइड मुख्य रूप से अवशोषित होते हैं, और इस रूप में, नाइट्रोजनस आधारों का हिस्सा शरीर में न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण के लिए उपयोग किया जा सकता है। यदि न्यूक्लियोसाइड मुक्त आधारों में विघटित हो जाते हैं, तो गुआनिन का उपयोग सिंथेटिक उद्देश्यों के लिए नहीं किया जाता है, और बाकी, कम मात्रा में, न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण में भाग ले सकते हैं।

न्यूक्लियोटाइड का जैवसंश्लेषण

न्यूक्लिक एसिड का संश्लेषण मोनोन्यूक्लियोटाइड के संश्लेषण की दर से निर्धारित होता है, जबकि बाद का संश्लेषण उनके तीनों घटकों की उपस्थिति पर निर्भर करता है। पेन्टोज़ ग्लूकोज चयापचय के उत्पाद हैं; फॉस्फोरिक एसिड भोजन के साथ पर्याप्त मात्रा में प्राप्त होता है। सीमित कारक नाइट्रोजनस आधारों का जैवसंश्लेषण है।

सम्बंधित जानकारी:

1. अम्ल और क्षार के विलयनों को सावधानी से संभालें। यदि समाधान आपकी त्वचा के संपर्क में आते हैं, तो तुरंत अपने शिक्षक से संपर्क करें।

न्यूक्लियोटाइड विनिमय

प्यूरीन न्यूक्लियोटाइड का टूटना

प्यूरीन न्यूक्लियोटाइड के अपचय में फॉस्फेट अवशेषों के हाइड्रोलाइटिक दरार, राइबोस अवशेषों के फॉस्फोरोलाइटिक दरार और अमीनो समूह की प्रतिक्रियाएं शामिल हैं। मानव शरीर में प्यूरीन के टूटने का अंतिम उत्पाद यूरिक एसिड है। उत्तरार्द्ध मूत्र में उत्सर्जित होता है।

एएमएफ क्षय

उपरोक्त प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप, एएमपी से हाइपोक्सैन्थिन बनता है:

एचएमएफ टूटना

गुआनोसिन मोनोफॉस्फेट को ज़ेन्थाइन और फिर यूरिक एसिड में परिवर्तित किया जाता है।

प्यूरीन न्यूक्लियोटाइड का जैवसंश्लेषण

बीसवीं सदी के 50 के दशक में लेबल वाले पदार्थों के प्रयोगों में, प्यूरीन न्यूक्लियोटाइड्स के प्यूरीन रिंग में परमाणुओं की उत्पत्ति को स्पष्ट किया गया था। यह पता चला कि प्यूरीन संरचना विभिन्न यौगिकों द्वारा आपूर्ति किए गए छोटे टुकड़ों से बनती है।

बाद में, प्यूरीन न्यूक्लियोटाइड के निर्माण के लिए अग्रणी प्रतिक्रियाओं के पूरे अनुक्रम का अध्ययन किया गया। संश्लेषण 5-फॉस्फोरिबोसिल-1-एमाइन के निर्माण से शुरू होता है। फिर एक ग्लाइसिन अवशेष को अमीनो समूह में जोड़ा जाता है, और फिर प्यूरीन न्यूक्लियस के गठन की प्रतिक्रियाएं मेथेनिल-एच 4-फोलेट के मेथेनाइल समूह, ग्लूटामाइन के एमाइड समूह, कार्बन डाइऑक्साइड, एसपारटिक एसिड के अमीनो समूह का उपयोग करके क्रमिक रूप से आगे बढ़ती हैं। , और फॉर्माइल-एच 4-फोलेट का फॉर्माइल अवशेष। इसका परिणाम इनोसिनिक एसिड का निर्माण होता है।

इनोसिनिक एसिड एक न्यूक्लियोटाइड है जिसकी प्यूरीन मात्रा हाइपोक्सैन्थिन है। इनोसिनिक एसिड मुख्य प्यूरीन न्यूक्लियोटाइड्स - एएमपी और जीएमपी के अग्रदूत के रूप में कार्य करता है।

विशिष्ट किनेसेस की कार्रवाई के तहत, न्यूक्लियोसाइड मोनोफॉस्फेट (एएमपी और जीएमपी) न्यूक्लियोसाइड डिफॉस्फेट और न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट में परिवर्तित हो जाते हैं।

प्यूरीन न्यूक्लियोटाइड जैवसंश्लेषण का विनियमन

प्यूरीन न्यूक्लियोटाइड्स के जैवसंश्लेषण में दर-सीमित चरण 5'-फॉस्फोरिबोसिल-1-एमाइन की गठन प्रतिक्रिया है। इस प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करने वाला एंजाइम एएमपी और जीएमपी द्वारा बाधित होता है। इसके अलावा, इस चयापचय श्रृंखला को इसकी शाखा के बिंदु पर नियंत्रित किया जाता है: एएमपी एडेनिलोसुसिनेट के गठन को रोकता है, और जीएमपी ज़ैंथाइल एसिड के गठन को रोकता है।

एडेनिन और गुआनिन से प्यूरीन न्यूक्लियोटाइड का जैवसंश्लेषण

ऊतकों में न्यूक्लियोटाइड परिवर्तनों के परिणामस्वरूप, मुक्त प्यूरीन आधार - एडेनिन और गुआनिन - लगातार बनते रहते हैं। इन्हें एंजाइम एडेनिन फॉस्फोरिबोसिलट्रांसफेरेज़ और हाइपोक्सैन्थिन-गुआनिन फॉस्फोरिबोसिलट्रांसफेरेज़ की भागीदारी के साथ न्यूक्लियोटाइड के संश्लेषण के लिए पुन: उपयोग किया जा सकता है:

एडेनिन + फॉस्फोरिबोसिल डिफॉस्फेट ® एएमपी + एच 4 पी 2 ओ 7

गुआनिन + फॉस्फोरिबोसिल डिफॉस्फेट ® एचएमपी + एच 4 पी 2 ओ 7

चयापचय में नाइट्रोजनस आधारों के पुनर्निवेश की इस तंत्र को "बचाव मार्ग" कहा जाता है। इसका एक सहायक मूल्य है, जो न्यूक्लियोटाइड की कुल संख्या का 10 से 20% प्रदान करता है।

इन एंजाइमों की संयुक्त क्रिया के परिणामस्वरूप, प्यूरीन चयापचय के अंतिम उत्पाद, यूरिक एसिड की उपज कम हो जाती है।

एक अन्य "बैकअप पाथवे" में एटीपी की भागीदारी के साथ प्यूरीन न्यूक्लियोटाइड का फॉस्फोराइलेशन शामिल है। इस प्रकार, एडेनोसिन कीनेस एडेनोसिन के फॉस्फोराइलेशन को एएमपी या डीऑक्सीएडेनोसिन को डीएएमपी में उत्प्रेरित करता है:

एडेनोसिन + एटीपी → एएमपी + एडीपी

हाइपरयुरिसीमिया। गाउट

स्वस्थ पुरुषों के रक्त में 0.18-0.53 mmol/l और स्वस्थ महिलाओं के रक्त में 0.15-0.45 mmol/l यूरिक एसिड होता है। रक्त में यूरिक एसिड की सांद्रता (हाइपरयूरिसीमिया) में लगातार वृद्धि से अक्सर गाउट का विकास होता है। गाउट की नैदानिक ​​​​तस्वीर की विशेषता है: 1) जोड़ों की तीव्र सूजन के बार-बार हमले, ज्यादातर छोटे, जोड़ों में सोडियम यूरेट क्रिस्टल के जमाव के कारण 2) गाउटी नोड्स (टोफी) का गठन, जिसके परिणामस्वरूप स्थानीय यूरेट्स का जमाव और संचय। जोड़ों में गांठें बनने से वे विकृत हो जाते हैं और उनकी कार्यप्रणाली ख़राब हो जाती है। गुर्दे के ऊतकों में यूरेट के जमाव से गुर्दे की विफलता हो जाती है, जो गाउट की एक सामान्य जटिलता है।

गठिया एक आम बीमारी है: विभिन्न देशों में यह 0.3 से 1.7% वयस्क आबादी को प्रभावित करती है, और पुरुष महिलाओं की तुलना में 20 गुना अधिक प्रभावित होते हैं। हाइपरयुरिसीमिया अक्सर वंशानुगत होता है।

हाइपरयुरिसीमिया का एक गंभीर रूप ज्ञात है - लेस्च-निहान सिंड्रोम, जो एक्स क्रोमोसोम से जुड़े एक अप्रभावी लक्षण के रूप में विरासत में मिला है। बीमार लड़कों में, गठिया के लक्षणों के अलावा, सेरेब्रल पाल्सी, बौद्धिक हानि और खुद को घाव करने का प्रयास (उंगलियों, होंठों को काटना) भी देखा जाता है। यह रोग एंजाइम हाइपोक्सैन्थिन गुआनिन फॉस्फोरिबोसिलट्रांसफेरेज़ में एक दोष से जुड़ा हुआ है, जिसके परिणामस्वरूप हाइपोक्सैन्थिन और गुआनिन का न्यूक्लियोटाइड के संश्लेषण के लिए पुन: उपयोग नहीं किया जा सकता है, लेकिन वे पूरी तरह से यूरिक एसिड में परिवर्तित हो जाते हैं, जिससे हाइपरयुरिसीमिया होता है।

हाइपरयुरिसीमिया के इलाज के लिए इस्तेमाल की जाने वाली मुख्य दवा एलोप्यूरिनॉल है, जो हाइपोक्सैन्थिन का एक संरचनात्मक एनालॉग है। एलोप्यूरिनॉल ज़ैंथिन ऑक्सीडेज का एक प्रतिस्पर्धी अवरोधक है और इसका प्रशासन यूरिक एसिड के स्तर को सामान्य स्तर तक कम कर देता है। हाइपोक्सैन्थिन की मात्रा बढ़ जाती है। हालाँकि, हाइपोक्सैन्थिन यूरिक एसिड की तुलना में रक्त और मूत्र में लगभग 10 गुना अधिक घुलनशील है, और इसलिए शरीर से अधिक आसानी से उत्सर्जित होता है।

पिरिमिडीन न्यूक्लियोटाइड का अपघटन

न्यूक्लियोटिडेज़ और न्यूक्लियोसाइड फ़ॉस्फ़ोरिलेज़ की कार्रवाई के तहत, यूरिडिलिक एसिड (यूएमपी) यूरैसिल में टूट जाता है, साइटिडिलिक एसिड (सीएमपी) साइटोसिन में, थाइमिडिलिक एसिड (टीएमएफ) थाइमिन में बदल जाता है।

बी. पाइरीमिडीन न्यूक्लियोटाइड के संश्लेषण के लिए "अतिरिक्त" मार्ग

पुन: उपयोग प्रतिक्रियाओं में पाइरीमिडीन बेस और न्यूक्लियोसाइड का उपयोग पाइरीमिडीन रिंग के दरार के साथ इन यौगिकों के अपचय को अंतिम उत्पादों तक रोकता है। न्यूक्लियोटाइड अपचय के कुछ एंजाइम पाइरीमिडीन के पुनर्संश्लेषण में शामिल होते हैं। इस प्रकार, यूरिडीन फॉस्फोरिलेज़, एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया में, यूरिडीन बनाने के लिए यूरैसिल को राइबोसाइलेट कर सकता है।

यूरेसिल + राइबोस-1-फॉस्फेट → यूरिडीन + एच 3 पीओ 4।

न्यूक्लियोसाइड्स का न्यूक्लियोटाइड्स में रूपांतरण यूरिडीन साइटिडीन किनेज द्वारा उत्प्रेरित होता है।

सीएमपी में से कुछ को साइटिडीन डेमिनमिनस की क्रिया द्वारा यूएमपी में परिवर्तित किया जा सकता है और यूरिडाइल न्यूक्लियोटाइड के भंडार को फिर से भर दिया जा सकता है।

सीएमपी + एच 2 ओ → यूएमपी + एनएच 3।

बी. पाइरीमिडीन न्यूक्लियोटाइड्स के संश्लेषण का विनियमन

पाइरीमिडीन न्यूक्लियोटाइड्स के संश्लेषण में नियामक एंजाइम पॉलीफंक्शनल सीएडी एंजाइम है। यूएमपी और प्यूरीन न्यूक्लियोटाइड्स एलोस्टेरिक रूप से रोकते हैं और पीआरडीएफ इसकी कार्बामॉयल सिंथेटेज़ गतिविधि को सक्रिय करता है, जबकि एस्पार्टेट ट्रांसकार्बामोयलेज़ डोमेन की गतिविधि सीटीपी को रोकती है लेकिन एटीपी को सक्रिय करती है (चित्र 10-15)।

विनियमन की यह विधि न केवल यूएमपी, बल्कि अन्य सभी पाइरीमिडीन न्यूक्लियोटाइड के अत्यधिक संश्लेषण को रोकना और आरएनए संश्लेषण के लिए आवश्यक सभी चार मुख्य प्यूरीन और पाइरीमिडीन न्यूक्लियोटाइड के संतुलित गठन को सुनिश्चित करना संभव बनाती है।

ओरोटासिडुरिया

यह पिरिमिडीन संश्लेषण का एकमात्र विकार है नये सिरे से.यह यूएमपी सिंथेज़ की गतिविधि में कमी के कारण होता है, जो यूएमपी के गठन और डीकार्बाक्सिलेशन को उत्प्रेरित करता है। चूंकि भ्रूणजनन में पिरिमिडीन के निर्माण से नये सिरे सेसब्सट्रेट के साथ डीएनए संश्लेषण के प्रावधान पर निर्भर करता है, तो इस एंजाइम की गतिविधि की पूर्ण अनुपस्थिति में भ्रूण का जीवन असंभव है। वास्तव में, ओरोटासिडुरिया वाले सभी रोगियों में ध्यान देने योग्य, यद्यपि बहुत कम, यूएमपी सिंथेज़ गतिविधि होती है। यह स्थापित किया गया है कि रोगियों के मूत्र में ऑरोटिक एसिड की सामग्री (1 ग्राम/दिन या अधिक) सामान्य रूप से प्रतिदिन संश्लेषित होने वाले ऑरोटेट की मात्रा (लगभग 600 मिलीग्राम/दिन) से काफी अधिक है। इस विकृति विज्ञान में देखी गई पाइरीमिडीन न्यूक्लियोटाइड्स के संश्लेषण में कमी, रेट्रोइनहिबिशन तंत्र के माध्यम से केएडी एंजाइम के विनियमन को बाधित करती है, जिसके परिणामस्वरूप ऑरोटेट का अधिक उत्पादन होता है।

चिकित्सकीय रूप से, ओरोटासिडुरिया का सबसे विशिष्ट परिणाम मेगालोब्लास्टिक एनीमिया है, जो लाल रक्त कोशिकाओं के विभाजन की सामान्य दर सुनिश्चित करने में शरीर की असमर्थता के कारण होता है। बच्चों में इसका निदान इस आधार पर किया जाता है कि फोलिक एसिड की खुराक से इसका इलाज संभव नहीं है।

पाइरीमिडीन न्यूक्लियोटाइड्स का अपर्याप्त संश्लेषण बौद्धिक विकास, मोटर क्षमता को प्रभावित करता है और हृदय और जठरांत्र संबंधी मार्ग के कामकाज में गड़बड़ी के साथ होता है। प्रतिरक्षा प्रणाली का गठन बाधित हो जाता है, और विभिन्न संक्रमणों के प्रति संवेदनशीलता में वृद्धि देखी जाती है।

ओरोटिक एसिड का अत्यधिक उत्सर्जन मूत्र प्रणाली के विकारों और पत्थरों के निर्माण के साथ होता है। उपचार के बिना, मरीज़ आमतौर पर जीवन के पहले वर्षों में मर जाते हैं। वहीं, ऑरोटिक एसिड का जहरीला प्रभाव नहीं होता है। विभिन्न शरीर प्रणालियों के कामकाज में कई गड़बड़ी "पाइरीमिडीन भुखमरी" के कारण होती है।

इस बीमारी के इलाज के लिए, यूरिडीन का उपयोग किया जाता है (0.5 से 1 ग्राम/दिन), जिसे "बैक-अप" मार्ग के माध्यम से यूएमएफ में परिवर्तित किया जाता है।

यूरिडीन + एटीपी → यूएमपी + एडीपी।

यूरिडीन के साथ लोड करने से "पाइरीमिडीन भूख" समाप्त हो जाती है, और चूंकि पाइरीमिडीन श्रृंखला के अन्य सभी न्यूक्लियोटाइड को यूएमपी से संश्लेषित किया जा सकता है, सीएडी एंजाइम के रेट्रोइनहिबिशन के तंत्र की बहाली के कारण ऑरोटिक एसिड की रिहाई कम हो जाती है। ओरोटासिडुरिया के रोगियों के लिए, यूरिडीन के साथ उपचार जीवन भर जारी रहता है, और यह न्यूक्लियोसाइड उनके लिए एक अनिवार्य पोषण कारक बन जाता है।

आनुवंशिक रूप से निर्धारित कारणों के अलावा, ओरोटासिड्यूरिया देखा जा सकता है:

ऑर्निथिन चक्र के किसी भी एंजाइम में दोष के कारण होने वाले हाइपरअमोनमिया के साथ,

कार्बामॉयल फॉस्फेट सिंथेटेज़ I के अपवाद के साथ। इस मामले में, माइटोकॉन्ड्रिया में संश्लेषित कार्बामॉयल फॉस्फेट कोशिका साइटोसोल में प्रवेश करता है और पाइरीमिडीन न्यूक्लियोटाइड के निर्माण के लिए उपयोग किया जाने लगता है। ऑरोटिक एसिड सहित सभी मेटाबोलाइट्स की सांद्रता बढ़ जाती है। ऑरोटेट का सबसे महत्वपूर्ण उत्सर्जन ऑर्निथिन कार्बामॉयलट्रांसफेरेज़ (ऑर्निथिन चक्र का दूसरा एंजाइम) की कमी के साथ देखा जाता है;

एलोप्यूरिनॉल के साथ गाउट के उपचार में, जो ऑक्सीप्यूरिनॉल मोनोन्यूक्लियोटाइड में परिवर्तित हो जाता है और यूएमपी सिंथेज़ का एक मजबूत अवरोधक बन जाता है। इससे ऊतकों और रक्त में ओरोटिक एसिड जमा हो जाता है।

3. इंसुलिन संरचना, संश्लेषण और स्राव। इंसुलिन संश्लेषण और स्राव का विनियमन। इंसुलिन की क्रिया का तंत्र. चयापचय के नियमन में इंसुलिन और काउंटर-इंसुलर हार्मोन (एड्रेनालाईन और ग्लूकागन) की भूमिका। मधुमेह मेलेटस में हार्मोनल स्थिति और चयापचय में परिवर्तन। मधुमेह कोमा.

इंसुलिन एक पॉलीपेप्टाइड है जिसमें दो पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं होती हैं। चेन ए में 21 अमीनो एसिड अवशेष होते हैं, चेन बी में 30 अमीनो एसिड अवशेष होते हैं। दोनों शृंखलाएं दो डाइसल्फ़ाइड पुलों से जुड़ी हुई हैं (चित्र 1)। इंसुलिन कई रूपों में मौजूद हो सकता है: मोनोमर, डिमर और हेक्सामेर। इंसुलिन की हेक्सामेरिक संरचना जिंक आयनों द्वारा स्थिर होती है, जो सभी 6 सबयूनिटों की बी श्रृंखला के 10वें स्थान पर उसके अवशेषों से बंधे होते हैं।

इंसुलिन अणु में ए श्रृंखला में छठे और ग्यारहवें अवशेषों को जोड़ने वाला एक इंट्रामोल्युलर डाइसल्फ़ाइड पुल भी होता है। कुछ जानवरों के इंसुलिन की प्राथमिक संरचना में मानव इंसुलिन से महत्वपूर्ण समानता होती है।

दोनों श्रृंखलाओं में, कई स्थितियों में प्रतिस्थापन होते हैं जो हार्मोन की जैविक गतिविधि को प्रभावित नहीं करते हैं। ये प्रतिस्थापन अक्सर श्रृंखला ए के स्थान 8, 9 और 10 पर पाए जाते हैं।

साथ ही, बी-चेन के सी-टर्मिनल क्षेत्रों में डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड, हाइड्रोफोबिक अमीनो एसिड अवशेषों और ए-चेन के सी- और एन-टर्मिनल अवशेषों की स्थिति में, प्रतिस्थापन बहुत दुर्लभ हैं, जो इंगित करता है इंसुलिन की जैविक गतिविधि की अभिव्यक्ति के लिए इन क्षेत्रों का महत्व। इन क्षेत्रों में रासायनिक संशोधनों और अमीनो एसिड प्रतिस्थापनों के उपयोग से इंसुलिन के सक्रिय केंद्र की संरचना स्थापित करना संभव हो गया, जिसके गठन में 24 और 25 पदों पर बी श्रृंखला के फेनिलएलनिन अवशेष और एन- और सी- शामिल हैं। ए श्रृंखला के टर्मिनल अवशेष।

इंसुलिन जैवसंश्लेषणइसमें दो निष्क्रिय अग्रदूतों, प्रीप्रोइन्सुलिन और प्रोइन्सुलिन का निर्माण शामिल है, जो अनुक्रमिक प्रोटियोलिसिस के परिणामस्वरूप सक्रिय हार्मोन में परिवर्तित हो जाते हैं। प्रीप्रोइन्सुलिन जैवसंश्लेषण ईआर से जुड़े पॉलीरिबोसोम पर सिग्नल पेप्टाइड के गठन से शुरू होता है। सिग्नल पेप्टाइड ईआर लुमेन में प्रवेश करता है और ईआर लुमेन में बढ़ती पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के प्रवेश को निर्देशित करता है। प्रीप्रोइन्सुलिन संश्लेषण की समाप्ति के बाद, सिग्नल पेप्टाइड, जिसमें 24 अमीनो एसिड अवशेष शामिल हैं, साफ़ हो जाता है (चित्र 2)।

चित्र .1। मानव इंसुलिन की संरचना. A. इंसुलिन की प्राथमिक संरचना। बी. इंसुलिन (मोनोमर) की तृतीयक संरचना का मॉडल: 1 - ए-श्रृंखला; 2 - बी-चेन; 3 - रिसेप्टर बाइंडिंग साइट।

प्रोइन्सुलिन (86 अमीनो एसिड अवशेष) गोल्गी तंत्र में प्रवेश करता है, जहां, विशिष्ट प्रोटीज की कार्रवाई के तहत, यह इंसुलिन (51 अमीनो एसिड अवशेष) और सी-पेप्टाइड बनाने के लिए कई क्षेत्रों में टूट जाता है, जिसमें 31 अमीनो एसिड अवशेष होते हैं।

स्रावी कणिकाओं में इंसुलिन और सी-पेप्टाइड समान मात्रा में शामिल होते हैं। कणिकाओं में, इंसुलिन जिंक के साथ मिलकर डिमर और हेक्सामर्स बनाता है। परिपक्व दाने प्लाज्मा झिल्ली के साथ जुड़ते हैं, और इंसुलिन और सी-पेप्टाइड एक्सोसाइटोसिस द्वारा बाह्य कोशिकीय द्रव में स्रावित होते हैं। रक्त में स्राव के बाद, इंसुलिन ऑलिगोमर्स विघटित हो जाते हैं। रक्त प्लाज्मा में इंसुलिन का टी1/2 3-10 मिनट, सी-पेप्टाइड - लगभग 30 मिनट है। इंसुलिन एंजाइम इंसुलिनेज़ द्वारा नष्ट हो जाता है, मुख्य रूप से यकृत में और कुछ हद तक गुर्दे में।

इंसुलिन संश्लेषण और स्राव का विनियमन।ग्लूकोज इंसुलिन स्राव का मुख्य नियामक है, और β कोशिकाएं शरीर में सबसे महत्वपूर्ण ग्लूकोज-सेंसिंग कोशिकाएं हैं। ग्लूकोज इंसुलिन जीन की अभिव्यक्ति को नियंत्रित करता है, साथ ही बुनियादी ऊर्जा वाहक के चयापचय में शामिल अन्य प्रोटीन के जीन को भी नियंत्रित करता है। जीन अभिव्यक्ति की दर पर ग्लूकोज का प्रभाव प्रत्यक्ष हो सकता है, जब ग्लूकोज सीधे प्रतिलेखन कारकों के साथ संपर्क करता है, या इंसुलिन और ग्लूकागन के स्राव पर प्रभाव के माध्यम से माध्यमिक होता है। ग्लूकोज द्वारा उत्तेजित होने पर, स्रावी कणिकाओं से इंसुलिन तेजी से निकलता है, जो इंसुलिन एमआरएनए प्रतिलेखन के सक्रियण के साथ होता है।

चावल। 2. इंसुलिन जैवसंश्लेषण की योजना β - लैंगरहैंस के द्वीपों की कोशिकाएँ।ईआर - एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम। 1 - सिग्नल पेप्टाइड का निर्माण; 2 - प्रीप्रोइंसुलिन का संश्लेषण; 3 - सिग्नल पेप्टाइड का दरार; 4 - गोल्गी तंत्र में प्रोइन्सुलिन का परिवहन; 5 - प्रोइन्सुलिन का इंसुलिन और सी-पेप्टाइड में रूपांतरण और इंसुलिन और सी-पेप्टाइड का स्रावी कणिकाओं में समावेश; 6 - इंसुलिन और सी-पेप्टाइड का स्राव।

इंसुलिन संश्लेषण और स्राव सख्ती से युग्मित प्रक्रियाएं नहीं हैं। हार्मोन का संश्लेषण ग्लूकोज द्वारा उत्तेजित होता है, और इसका स्राव एक सीए 2+-निर्भर प्रक्रिया है और सीए 2+ की कमी के साथ, उच्च ग्लूकोज एकाग्रता की स्थिति में भी कम हो जाता है, जो इंसुलिन संश्लेषण को उत्तेजित करता है।

β-कोशिकाओं द्वारा ग्लूकोज की खपत मुख्य रूप से GLUT-1 और GLUT-2 की भागीदारी के साथ होती है, और कोशिकाओं में ग्लूकोज एकाग्रता रक्त में ग्लूकोज एकाग्रता को जल्दी से बराबर कर देती है। β-कोशिकाओं में, ग्लूकोज को ग्लूकोकाइनेज द्वारा ग्लूकोज-6-फॉस्फेट में परिवर्तित किया जाता है, जिसमें उच्च किमी होता है, जिसके परिणामस्वरूप इसके फॉस्फोराइलेशन की दर लगभग रैखिक रूप से रक्त में ग्लूकोज की एकाग्रता पर निर्भर करती है। एंजाइम ग्लूकोकाइनेज β-कोशिकाओं के ग्लूकोज-संवेदनशील तंत्र के सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक है, जिसमें ग्लूकोज के अलावा, संभवतः ग्लूकोज चयापचय के मध्यवर्ती उत्पाद, साइट्रेट चक्र और, संभवतः, एटीपी शामिल हैं। ग्लूकोकाइनेज में उत्परिवर्तन से मधुमेह मेलिटस के एक रूप का विकास होता है।

न्यूक्लिक एसिड मुख्य रूप से न्यूक्लियोप्रोटीन के हिस्से के रूप में भोजन के साथ शरीर में प्रवेश करते हैं और जठरांत्र संबंधी मार्ग के प्रोटीयोलाइटिक एंजाइमों की कार्रवाई के परिणामस्वरूप जारी होते हैं। इसके अलावा, अग्नाशयी रस के डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिज़ और राइबोन्यूक्लिज़ की क्रिया के तहत, न्यूक्लिक एसिड न्यूक्लियोटाइड में हाइड्रोलाइज्ड हो जाते हैं। न्यूक्लियोटाइड्स या फॉस्फेटेस के प्रभाव में, न्यूक्लियोटाइड्स न्यूक्लियोसाइड्स में टूट जाते हैं, जिन्हें आगे नाइट्रोजनस बेस और पेंटोज़ में अवशोषित या हाइड्रोलाइज किया जा सकता है।
ऊतकों में, न्यूक्लिक एसिड को डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिअस (DNAases) और राइबोन्यूक्लिअस (RNases) द्वारा न्यूक्लियोटाइड में हाइड्रोलाइज किया जाता है, जो न्यूक्लियोटाइडेज़ की कार्रवाई के तहत फॉस्फोरस अवशेष खो देते हैं। प्यूरीन और पाइरीमिडीन श्रृंखला के परिणामी न्यूक्लियोसाइड आगे अपचय से गुजरते हैं।

47. प्यूरीन न्यूक्लियोटाइड का क्षय.

48. प्यूरीन न्यूक्लियोटाइड्स का जैवसंश्लेषण, प्यूरीन रिंग में "सी" और "एन" परमाणुओं की उत्पत्ति.

C और N परमाणुओं की उत्पत्ति। यहां हम देखते हैं कि वे कैसे बनते हैं

संश्लेषण फिट नहीं बैठता है, और पाठ्यपुस्तक की तरह इसकी आवश्यकता नहीं है; यह एक व्याख्यान की तरह ही काम करेगा। लेकिन मुझे नहीं पता कि वर्ड में सूत्र और रेखाचित्र कैसे बनाये जाते हैं। तो यहाँ आपके लिए एक ड्राइंग फ़ील्ड है

प्यूरीन मोनोन्यूक्लियोटाइड्स के अग्रदूत के रूप में इनोसिनिक एसिड

इनोसिन यौगिक à GMFà GDFàGTF

AMPHAADFAATP का इनोज़

50. पाइरीमिडीन न्यूक्लियोटाइड्स का अपघटन।

पाइरीमिडीन न्यूक्लियोटाइड्स का जैवसंश्लेषण।

पाइरीमिडीन न्यूक्लियोटाइड स्टॉक, प्यूरीन न्यूक्लियोटाइड की तरह, मुख्य रूप से सरल पूर्ववर्तियों से संश्लेषित होता है नये सिरे से,और कुल मात्रा का केवल 10-20% नाइट्रोजनस आधारों या न्यूक्लियोसाइड्स से "अतिरिक्त" मार्गों के माध्यम से बनता है।

पिरिमिडीन न्यूक्लियोटाइड का निर्माण डे नोवो

पाइरीमिडीन रिंग को सरल पूर्ववर्तियों से संश्लेषित किया जाता है: ग्लूटामाइन, सीओ 2 और एसपारटिक एसिड और फिर पीआरडीएफ से प्राप्त राइबोज 5-फॉस्फेट से बंध जाता है।

यह प्रक्रिया कोशिकाओं के साइटोसोल में होती है। प्रमुख पाइरीमिडीन न्यूक्लियोटाइड, यूएमपी का संश्लेषण, 3 एंजाइमों की भागीदारी के साथ होता है, जिनमें से 2 बहुक्रियाशील होते हैं।

डाइहाइड्रोरोटेट का निर्माण

स्तनधारियों में, पाइरीमिडीन न्यूक्लियोटाइड के संश्लेषण में मुख्य नियामक प्रतिक्रिया कार्बामॉयल फॉस्फेट सिंथेटेज़ II (सीपीएस II) द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया में ग्लूटामाइन, सीओ 2 और एटीपी से कार्बामॉयल फॉस्फेट का संश्लेषण है, जो कोशिकाओं के साइटोसोल में होता है (चित्र) .10-12). प्रतिक्रिया में, ग्लूटामाइन के एमाइड समूह के कारण कार्बामॉयल फॉस्फेट का NH 2 समूह बनता है।

चावल। 10-12. कार्बामॉयल फॉस्फेट का संश्लेषण।

कार्बामॉयल फॉस्फेट, जिसका उपयोग पाइरीमिडीन न्यूक्लियोटाइड्स के निर्माण के लिए किया जाता है, एक पॉलीफंक्शनल एंजाइम का एक उत्पाद है, जिसमें एफएससी II की गतिविधि के साथ, एस्पार्टेट ट्रांसकार्बामोयलेज़ और डायहाइड्रूरोटेज़ के उत्प्रेरक केंद्र शामिल होते हैं। इस एंजाइम का नाम रखा गया "सीएडी-एंजाइम"।चयापचय पथ के पहले तीन एंजाइमों को एक एकल पॉलीफ़ंक्शनल कॉम्प्लेक्स में संयोजित करने से एस्पार्टेट के साथ बातचीत करने और कार्बामॉयल एस्पार्टेट बनाने के लिए पहली प्रतिक्रिया में संश्लेषित लगभग सभी कार्बामॉयल फॉस्फेट का उपयोग करना संभव हो जाता है, जिससे पानी अलग हो जाता है और एक चक्रीय उत्पाद बनता है। गठित - डाइहाइड्रोरोटेट (चित्र 10-13)।

चावल। 10-13. यूएमपी डे नोवो का जैवसंश्लेषण।

केएडी एंजाइम से विखंडित, डाइहाइड्रूरोटेट एनएडी-निर्भर डाइहाइड्रूरोटेट डिहाइड्रोजनेज द्वारा डीहाइड्रोजनीकरण से गुजरता है और एक मुक्त पाइरीमिडीन बेस - ऑरोटिक एसिड, या ऑरोटेट में परिवर्तित हो जाता है।