Образование активной формы
Сама по себе фолиевая кислота (фолат) является предшественником. Чтобы включиться в биохимические процессы, она должна превратиться в активную форму — тетрагидрофолат ($H_4$-фолат).
Этот процесс протекает в печени и требует участия специфических ферментов:
- Фолатредуктазы;
- Дигидрофолатредуктазы.
Для осуществления реакций восстановления обоим ферментам абсолютно необходим кофермент NADPH, который выступает донором восстановительных эквивалентов. В результате последовательных реакций формируется $H_4$-фолат, готовый к выполнению своих транспортных функций.
Транспорт одноуглеродных групп
Главная биологическая роль $H_4$-фолата заключается в том, что он служит промежуточным переносчиком одноуглеродных групп.
Важно четко понимать, чем $H_4$-фолат не является в биохимических реакциях. Он не способен выступать в роли:
- Переносчика ацильных или двухуглеродных фрагментов;
- Донатора фосфатных групп;
- Конечного акцептора или переносчика аминогрупп.
Его специализация строго ограничена захватом, удержанием и передачей фрагментов, содержащих ровно один атом углерода.
Формы одноуглеродных фрагментов
Одноуглеродные радикалы, связанные с $H_4$-фолатом, не статичны. Базовая метиленовая группа ($-CH_2-$) в составе молекулы метилен-$H_4$-фолата способна подвергаться окислительно-восстановительным превращениям, переходя в другие функциональные формы.
К основным формам одноуглеродных групп, которые транспортирует фолат, относятся:
- Метиленовая ($-CH_2-$) — исходная форма для многих превращений.
- Метильная ($-CH_3$) — наиболее восстановленная группа.
- Метенильная ($-CH=$) — форма с двойной связью.
- Формильная ($-CHO$) — наиболее окисленная группа.
Эта пластичность позволяет фолату обеспечивать разные биохимические пути нужными типами углеродных остатков.
Биологическое значение
Все процессы переноса и взаимопревращения одноуглеродных фрагментов направлены на обеспечение важнейших синтетических процессов в клетке.
В первую очередь, одноуглеродные группы используются для синтеза нуклеотидов — структурных блоков нуклеиновых кислот. Без адекватной работы системы тетрагидрофолата клетка лишается возможности формировать полноценные нуклеотиды и ряд других жизненно важных метаболитов, зависящих от присоединения одного атома углерода.
Коротко: ответы на вопросы по теме
В синтезе каких конкретно нуклеотидов (пуриновых или пиримидиновых) участвуют производные тетрагидрофолата?
Производные тетрагидрофолата участвуют в синтезе как пуриновых, так и пиримидиновых нуклеотидов.
- N⁵,N¹⁰-метилен-H₄-фолат — обеспечивает синтез пиримидиновых нуклеотидов (в частности, тимидиловой кислоты или TMP).
- N⁵,N¹⁰-метенил-H₄-фолат — необходим для синтеза пуриновых нуклеотидов (осуществляет включение атома углерода в положение 8 пуринового кольца).
- N¹⁰-формил-H₄-фолат — также участвует в синтезе пуриновых нуклеотидов (включает атом углерода в положение 2 пуринового кольца).
В метаболизме каких аминокислот принимает участие тетрагидрофолат?
Тетрагидрофолат принимает участие во взаимопревращениях и метаболизме нескольких аминокислот.
- Серин — отдает одноуглеродную группу тетрагидрофолату, превращаясь в глицин.
- Глицин — образуется из серина при участии тетрагидрофолиевой кислоты; его катаболизм также происходит с участием H₄-фолата.
- Метионин — регенерируется из гомоцистеина в процессе реметилирования, где метил-H₄-фолат служит первичным донором метильной группы.
- Гомоцистеин — использует метильную группу от N⁵-метил-ТГФ для превращения обратно в метионин.
Какие лекарственные препараты являются конкурентными ингибиторами дигидрофолатредуктазы?
Конкурентными ингибиторами дигидрофолатредуктазы являются препараты, выступающие аналогами фолиевой кислоты.
- Метотрексат — ингибирует дигидрофолатредуктазу, нарушает восстановление H₂-фолата в активный H₄-фолат и применяется при лечении опухолей.
- Аминоптерин — наряду с метотрексатом является мощным ингибитором пролиферации клеток, блокирующим данный фермент.
Из каких структурных компонентов состоит молекула фолиевой кислоты?
Молекула фолиевой кислоты состоит из трех основных компонентов:
- Птеридиновое кольцо (птерин).
- Пара-аминобензойная кислота (ПАБК).
- Глутаминовая кислота.
Основная структура фолиевой кислоты — птероилмоноглутаминовая кислота; другие фолиевые кислоты отличаются числом остатков глутаминовой кислоты, присоединенных в виде γ-глутамилпептида.
Чтобы запомнить формы углеродных групп на фолате, используй правило трех «М» и одной «Ф»: Метиленовая, Метильная, Метенильная, Формильная.
Вопросы с занятий и экзамена
Где в организме образуется H4-фолат?
Процесс образования активного тетрагидрофолата из фолиевой кислоты протекает в печени.
Какие ферменты и коферменты нужны для активации фолата?
В превращении участвуют ферменты фолатредуктаза и дигидрофолатредуктаза, а их коферментом выступает NADPH.
Может ли H4-фолат переносить аминогруппы или фосфаты?
Нет, тетрагидрофолат является строго промежуточным переносчиком одноуглеродных фрагментов.
Для чего используются одноуглеродные фрагменты?
Главным образом они необходимы для синтеза нуклеотидов и построения ряда других клеточных соединений.
Что ещё разобрать по теме
- Механизм действия дигидрофолатредуктазы и фолатредуктазы
- Роль NADPH как кофермента в восстановительных реакциях
- Биохимические пути синтеза нуклеотидов с участием фолата
- Химические механизмы взаимопревращения метиленовой, метильной, метенильной и формильной групп
Разберите тему целиком в курсе «Биохимия»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Роль фолиевой кислоты» и ещё 3 574 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 115 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Обмен аминокислот»
Бесплатные видеоуроки: биохимияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.