Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


§ 15. РЕАКЦИИ КОНЪЮГАЦИИ

Во второй фазе метаболизма происходит конъюгация метаболитов с некоторыми веществами, находящимися в организме. Реакции конъюгации являются реакциями биосинтеза. Известны чужеродные соединения, которые, минуя первую стадию биотрансформации (не превращаясь в метаболиты), вступают в реакции конъюгации. Способность чужеродных соединений и метаболитов вступать в реакции конъюгации зависит от наличия в их молекулах определенных функциональных групп.

В результате реакций конъюгации в организме образуются конъюгаты, которые являются более полярными, лучше растворимыми в воде и менее токсичными, чем чужеродные соединения. Поэтому в результате процессов конъюгации происходит понижение токсичности чужеродных соединений (лекарственных препаратов и ядов) и увеличение скорости выделения их из организма. Таким образом, реакции конъюгации являются реакциями детоксикации.

В организме метаболиты и некоторые чужеродные соединения под влиянием соответствующих ферментов могут образовывать конъюгаты с глюкуроновой кислотой, аминокислотами (глицином, цистеином и др.), ацетатами, сульфатами и рядом других веществ.

Активность некоторых ферментов зависит только от их состава и структуры. Однако имеется ряд ферментов, активность которых зависит от наличия определенных групп (или молекул) небелковой природы, которые называются кофакторами. В роли кофакторов могут выступать сложные органические вещества, которые называются коферментами, или ионы металлов.

Коферменты — это низкомолекулярные органические соединения (в большинстве случаев — производные витаминов), обусловливающие активность ферментов. Коферменты с белковой частью ферментов образуют легко диссоциирующие комплексы.

Коферменты выполняют роль переносчиков (доноров или акцепторов) групп атомов, атомов водорода и электронов. В процессе метаболизма коферменты удаляют из субстрата (чужеродных соединений или метаболитов) или присоединяют к нему определенные группы атомов.

β некоторых случаях для проявления каталитической активности ферментов требуется присутствие как коферментов, так и ионов металлов.

При конъюгации в качестве коферментов (переносчиков групп атомов) могут быть УДФ-глюкуроновая кислота (уридиндифосфатглюкуроновая кислота), S-аденозилметионин, ацетилКоА (КоА-пантетеинадеииниуклеотиддифосфат) и др.

Конъюгация с глюкуроновой кислотой. Глюкуроновая кислота С 6 Н 10 О 7 относится к уроновым кислотам (продуктам окисления альдоз). Она представляет собой альдегидкарбоновую кислоту. При образовании уроновых кислот (в том числе и глюкуроновой) первичная спиртовая группа альдоз окисляется до карбоксильной группы, а альдегидная — остается неизменной. Образование глюкуроновой кислоты из глюкозы происходит по схеме

Глюкозу и глюкуроновую кислоту в форме пираноз можно представить такими формулами:

Уроновые кислоты (глюкуроновая, маннуроновая, галактуроновая) являются компонентами многих полисахаридов, олигосахаридов и др. В организме свободная глюкуроновая кислота образуется при ферментативном гидролизе УДФ-глюкуроновой кислоты, некоторых глюкопротеидов и других веществ.

Глюкуроновая кислота со спиртами, фенолами, карбоновыми кислотами, тиолами, аминами и некоторыми другими веществами образует конъюгаты. Продукты взаимодействия глюкуроновой кислоты с указанными выше веществами называются глю-куронидами. Образование глюкуронидов происходит главным образом в печени. Они также образуются в почках, коже, пищевом канале и др.

Характерной особенностью глюкуронидов является то, что карбоксильная группа в их молекулах остается свободной. Поэтому в плазме и моче глюкурониды почти полностью ионизированы по карбоксильной группе.

При образовании глюкуронидов переносчиком (кофермен-том) остатка глюкуроновой кислоты является УДФ-глюкуроно-вая кислота. Процесс образования глюкуронидов происходит при помощи фермента глюкуронилтрансферазы. Под влиянием указанного фермента глюкуроновая кислота с фенолами и спиртами образует О-глюкурониды:

Бензойная и глюкуроновая кислоты в организме образуют бензоилглюкуронид, являющийся сложным эфиром:

где С 6 Н 9 О 6 — остаток глюкуроновой кислоты.

Глюкуроновая кислота с рядом азотсодержащих соединений (аминами, амидами, производными карбаминовых кислот, азотсодержащими гетероциклами и др.) образует N-глюкурониды. Образование из них можно представить следующими схемами:

Тиофенолы и ряд других органических соединений, содержащих атомы серы, с глюкуроновой кислотой образуют S-глюкуро-ниды:

Глюкурониды под влиянием фермента β-глюкуронидазы могут подвергаться гидролизу с образованием глюкуроновой кислоты и соответствующего вещества, ранее вступившего в реакцию конъюгации с этой кислотой.

Метилирование. В организме метилированию могут подвергаться амины, фенолы и тиолы. В результате метилирования образуются соответствующие N-, О- и S-метильные конъюгаты. При метилировании чужеродных соединений и некоторых метаболитов переносчиком метильных групп является кофермент S-аденозилметионин. С участием метильных групп этого кофермента происходит метилирование перечисленных выше соединений. Реакции метилирования происходят под влиянием ферментных систем (метилтрансфераз).

Η-метилирование. При N-метилировании метильная группа S-аденозилметионина под влиянием N-метилтрансферазы присоединяется к атомам азота метаболитов или чужеродных соединений. Продукты N-метилирования норадреналина, серотонина, нормеперидина и пиридина приводятся ниже:

О-Метилирование. Этому типу конъюгации подвергаются соединения, содержащие фенольные группы. Под влиянием ферментов (О-метилтрансфераз) метильная группа кофермента S-аденозилметионина присоединяется к атомам кислорода фенольных гидроксилов. Для реакции метилирования фенолов кроме кофермента требуется присутствие ионов магния или ионов других двухвалентных металлов.

Ниже приводятся формулы продуктов метилирования фенолов на примере пирогаллола и галловой кислоты:

Соединения, содержащие одну фенольную группу, при наличии указанных ферментов не метилируются.

S- метилирование. Некоторые чужеродные соединения, содержащие тиоловые группы (-SH), в организме подвергаются метилированию. При этом метильная группа кофермента S-аденозилметионина в присутствии ферментов (метилтрансфераз) переносится к атомам серы метаболитов или чужеродных соединений с образованием соответствующих S-метилпроизводных этих соединений.

Ацетилирование. Процесс ацетилирования является основным путем метаболизма ароматических аминов, сульфаниламидов и некоторых чужеродных аминокислот. При ацетилировании происходит присоединение ацетильной группы к молекулам чужеродных соединений или метаболитов. Источником ацетильных групп, реагирующих с чужеродными соединениями или метаболитами, является кофермент ацетил-КоА. Под влиянием фермента ацетилтрансферазы происходит перенос ацетильной группы от ацетил-КоА к соответствующим аминам, сульфамидам и аминокислотам, подвергающимся конъюгации, и освобождается КоА.

Ниже приводятся продукты ацетилирования (конъюгаты) анилина и стрептоцида

Конъюгация с глицином. Ароматические карбоновые кислоты, замещенные бензойной кислоты и гетероциклические карбоновые кислоты с глицином (гликоколем) H 2 N — СН 2 СООН и другими α-аминокислотами, образуют конъюгаты. Глициновые конъюгаты бензойной, салициловой, никотиновой и других кислот встречаются под названием гипуровые кислоты. Ниже приведены продукты конъюгации карбоновых кислот с глицином:

Алифатические карбоновые кислоты с глицином не образуют конъюгатов.

В качестве конъюгирующего агента иногда является цистеин, представляющий собой α-аминокислоту.

Конъюгация с глютатионом. Глютатион — сложный природный трипептид (глютаминал-цистеинил-глицин); с бензолом, нафталином и антраценом образует конъюгаты (меркаптуровые кислоты). Образование конъюгатов с глютатионом катализирует фермент глютатион-S-арилтрансфераза.

Конъюгация с сульфатами. Фенолы и спирты в организме конъюгируются с сульфатами. При этом образуются конъюгаты, представляющие собой эфиры этих веществ. В организме источником сульфатов, вступающих в реакции конъюгации, является З-фосфоаденозин-5-фосфосульфат. Реакция образования конъюгатов спиртов и фенолов катализуется ферментом сульфотрансферазой.

Конъюгаты фенолов с сульфатами представляют собой сложные эфиры — арилсульфаты:

При конъюгации первичных алифатических спиртов с сульфатами образуются сложные эфирыалкилсульфаты:

Двойная конъюгация. Некоторые чужеродные соединения и метаболиты имеют две и больше функциональных групп, с помощью которых они могут вступать в реакции конъюгации. Большинство таких соединений вступает в реакции конъюгации по одной функциональной группе. Однако некоторые чужеродные соединения и метаболиты образуют двойные конъюгаты за счет присоединения к их молекулам двух различных соединений или групп атомов. Так, известны чужеродные соединения, одновременно образующие конъюгаты с глюкуроновой кислотой и глютатионом или с глюкуроновой кислотой и сульфатами.

Однако в ряде случаев чужеродные вещества метаболизируются несколькими путями. Сложные эфиры гидролизуются с образованием кислот и спиртов. Спирты, в свою очередь, могут окисляться до кислот, которые вступают в реакции конъюгации с глицином. Сульфаниламиды могут метаболизироваться путем окисления их и путем конъюгации с ацетатами. Нитросоединения восстанавливаются до аминов, которые затем ацетилируются, и т. д.

Скорость процессов метаболизма различных чужеродных соединений неодинакова. Процесс метаболизма некоторых чужеродных соединений не доходит до конца. Поэтому одни чужеродные соединения частично выделяются из организма в неизмененном виде, а другие — в виде смеси, состоящей из чужеродных соединений, метаболитов и конъюгатов.

Выше на примере некоторых чужеродных соединений приведены основные типы процессов метаболизма. Метаболизм отдельных токсикологически важных веществ приведен в последующих главах книги при описании свойств, токсичности и методов анализа этих соединений.

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДЫДУЩАЯ | СЛЕДУЮЩАЯ


     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн