Аминат ко 2: Траверс: АМИНАТ КО-2

• Котлы и оборудование для котельных
• Градирни
• Тепловые сети (все о трубопроводах)
• Материалы
• Водоподготовка
• Когенерация
• Автономное теплоснабжение
• Насосы, вентиляторы, дымососы
• Трубопроводная арматура
• Теплообменное оборудование
• Приборы учета
• КИПиА
• Оборудование для ремонта
• Отопительные приборы

Аминат КО-­2 реагент для связывания растворенного кислорода в воде

Биохимия, синтез гема – StatPearls

Аминат С. Огун; Нина В. Джой; Меног Валентайн.

Информация об авторе

Последнее обновление: 8 мая 2022 г.

Введение

Гем представляет собой порфириновое кольцо в комплексе с двухвалентным железом и протопорфирином IX. Гем является важной простетической группой в белках, которая необходима в качестве субклеточного компартмента для выполнения разнообразных биологических функций, таких как гемоглобин и миоглобин.[1] Другие ферменты, которые используют гем в качестве простетической группы, включают цитохромы цепи переноса электронов, каталазу и синтазу оксида азота. Основными тканями для синтеза гема являются костный мозг эритроцитами и печень гепатоцитами.

Основы

Синтез гема происходит в цитозоле и митохондриях; Приобретение гема также происходит посредством кишечной абсорбции и межклеточного транспорта.[2] Гем является компонентом различных биологических структур, в основном гемоглобина, другие включают миоглобин, цитохромы, каталазы, пероксидазу гема и эндотелиальную синтазу оксида азота. Существуют разные формы биологического гема. Наиболее распространенным типом является гем b, обнаруженный в гемоглобине, приводит к производным других групп гема. Гем а присутствует в цитохроме а, а гем с – в цитохроме с; оба они участвуют в процессе окислительного фосфорилирования.

Синтаза 5′-аминолевулиновой кислоты (ALA-S) представляет собой регулируемый фермент синтеза гема в печени и эритроидных клетках. Существует две формы ALA-синтазы: ALAS1 и ALAS2. Все клетки экспрессируют ALAS1, тогда как только печень и костный мозг экспрессируют ALAS2. Ген ALAS2 находится на Х-хромосоме.

Клеточный

Синтез порфирина — это процесс, в результате которого образуется гем. Синтез гема происходит частично в митохондриях и частично в цитозоле. Биосинтез включает восьмиэтапный ферментативный путь. Биосинтез гема начинается в митохондриях с конденсации сукцинил-Ко-А из цикла лимонной кислоты и аминокислоты глицина. Они объединяются, чтобы произвести ключевой интермедиат гема, 5′-аминолевулиновую кислоту (ALA) в митохондриях, катализируемую пиридоксальфосфат-требующим (витамином B6) ферментом, синтазой аминолевулиновой кислоты (ALAS).[3] Эта реакция является лимитирующей стадией пути [4].

Образовавшаяся молекула ALA выходит из митохондрий в цитозоль, где две молекулы ALA конденсируются с образованием соединения пиррольного кольца порфобилиногена (PBG), катализируемого ферментом, требующим цинка, ферментом ALA-дегидратазой (также называемой порфобилиногенсинтазой). Следующий этап пути включает конденсацию четырех молекул порфобилиногена, выровненных с образованием линейного гидроксиметилбилана (HMB), катализируемую порфобилиногендезаминазой (дезаминазой PBG), также известной как гидроксиметилбилансинтаза.

Замыкание линейного HMB образует асимметричное пиррольное кольцо D, называемое уропорфириногеном III, катализируемое уропорфириноген-III синтазой. Этот шаг жизненно важен, поскольку неправильное формирование порфиринового кольца приводит к протопорфирии. Формируется правильное порфириновое кольцо III, а затем боковые цепи уропорфириногена III модифицируются под действием уропорфириногендекарбоксилазы с образованием копропорфириногена III.

После синтеза копропорфириноген III транспортируется в митохондрии. Затем копропорфириноген III декарбоксилируется ферментом копропорфириногеноксидазой с образованием бесцветного продукта протопорфириногена IX.

Наконец, протопорфириноген IX превращается в протопорфирин IX с помощью протопорфириногеноксидазы. Конечная реакция включает в себя вставку двухвалентного железа в протопорфирин IX, катализируемую ферментом феррохелатазой, что приводит к образованию гема.

Молекулярный

Гем представляет собой железосодержащий протопорфирин IX-четыре пиррольных кольца, соединенных метенильными мостиками. Боковые цепи гема b — метил, винил, метил, пропионил, асимметричное кольцо D: пропионил, метил.

Функция

Гем выполняет множество функций. As a cofactor, it allows for the following[1]:

• Oxygen transport in hemoglobin

• Storage in myoglobin

• A prosthetic group for cytochrome p450 enzymes

• A reservoir of iron

• Электронный челнок ферментов в электрон-транспортной цепи

• Клеточное дыхание

• Сигнальная трансдукция-гем регулирует антиоксидантный ответ на циркадные ритмы, процессинг микроРНК

• Клеточная дифференцировка и пролиферация

Механизм

Синтез гема в эритроидных клетках: гем синтезируется для включения в гемоглобин. В незрелых эритроцитах (ретикулоцитах) гем стимулирует синтез белка цепей глобина, а эритропоэтин стимулирует гем. Почки высвобождают гормон эритропоэтин при низком уровне кислорода в тканях и стимулируют синтез эритроцитов и гемоглобина. Накопление гема в эритроидных клетках желательно, поскольку оно приводит к большему синтезу цепей глобина и необходимо для созревания эритробластов. Когда эритроциты созревают, синтез гема и гемоглобина прекращается. Кроме того, контроль биосинтеза гема в эритроцитах контролируется наличием внутриклеточного железа.

Синтез гема в печени сильно варьируется и строго регулируется, поскольку гем вне белков вызывает повреждение гепатоцитов при высокой концентрации. В печени цитохрому P450 (CYP 450) требуется гем. Печень содержит изоформу ALAS1, которая экспрессируется в большинстве клеток. Лекарства повышают активность ALAS1, поскольку они приводят к синтезу CYP 450, для которого необходим гем. Низкая внутриклеточная концентрация гема стимулирует синтез ALAS1. Синтез гема прекращается, когда гем не включается в белки, а гем и гемин накапливаются.

Гемин снижает синтез ALA-синтазы 1 тремя способами: гемин снижает синтез мРНК ALAS1, дестабилизирует мРНК ALAS1 и ингибирует импорт фермента ALAS1 из цитозоля в митохондрии.

Патофизиология

Дефект или мутация синтазы 5’-аминолевулиновой кислоты 2 (ALAS2) приводит к заболеванию, называемому Х-сцепленной сидеробластной анемией. Он снижает выработку протопорфирина и уменьшает количество гема. Однако железо продолжает поступать в эритробласты, что приводит к накоплению в митохондриях и, следовательно, к проявлению заболевания.

Во время пути биосинтеза линейный гидроксиметилбилан может спонтанно образовывать «неправильное» порфириновое кольцо, если его сразу не использовать в качестве субстрата для синтеза уропорфириногена. Если синтазы уропорфириноген III недостаточно, то гидроксиметилбилан спонтанно закрывается и образует другую молекулу, называемую уропорфириногеном I. Уропорфириноген приводит к образованию копропорфириногена I. Эта молекула не приводит к образованию гема.

Клиническая значимость

Синтез гема представляет собой биохимический путь, который требует ряда стадий, субстратов и ферментов. Дефицит фермента или субстрата приводит к накоплению промежуточных продуктов синтеза гема в крови, тканях и моче, что приводит к клинически значимому исходу группы расстройств, называемых порфириями. Порфирии бывают печеночными или эритропоэтическими. Они могут быть острыми или хроническими, приводить к неврологической дисфункции, психическим расстройствам или светочувствительности. Дефекты синтеза гема после образования гидроксиметилбилана приводят к фотосенсибилизации больных. Другие симптомы включают изменение цвета мочи, боли в животе, абдоминальные колики, сильное возбуждение, тахикардию, проблемы с дыханием, тошноту, спутанность сознания, слабость нижних конечностей.

Порфирии острые перемежающиеся, врожденная эритропоэтическая порфирия, поздняя кожная порфирия, наследственная копропорфирия.

Острая перемежающаяся порфирия: Возникает из-за мутации гидроксиметилбилансинтазы, что приводит к накоплению АЛК и порфобилиногена. Не влияет на эритробласты. Заболевание проявляется сильными болями в животе, рвотой, запорами, вздутием живота, изменениями поведения (раздражительность, бессонница, эмоциональная лабильность),[6] артериальной гипертензией и тахикардией. Лабораторные результаты показывают повышенный уровень порфобилиногена в моче, и моча темнеет при воздействии воздуха и солнечного света. Пациентам с острой перемежающейся порфирией 9 лет.0075, а не светочувствительный.

Поздняя кожная порфирия: Этот вариант является наиболее распространенным типом порфирии. Это связано с дефицитом или снижением активности уропорфириногендекарбоксилазы (UROD). Он может быть приобретенным или наследственным (аутосомно-доминантным). Уропорфирин накапливается в моче. Симптомы включают фотосенсибилизацию, приводящую к образованию волдырей на открытых участках, гиперпигментацию и повреждение печени. Лечение включает избегание солнечного света, гидроксихлорохин и кровопускание.

Эритропоэтическая порфирия: Это происходит из-за дефицита феррохелатазы, фермента, ответственного за окончательное образование гема в пути биосинтеза путем объединения протопорфирина IX и двухвалентного железа. Дефицит приводит к накоплению протопорфирина IX в эритроцитах. Симптомы включают болезненную фоточувствительность – припухлость, жжение и зуд в местах, подверженных воздействию солнца; иногда нарушение функции печени.

Отравление свинцом : Свинец взаимодействует с кофакторами цинка для ALA-дегидратазы и феррохелатазы, что приводит к ингибированию этих двух ферментов в биохимическом пути биосинтеза гема. Это ингибирование приводит к накоплению в моче большей части АЛК и некоторого количества протопорфирина IX. Симптомы включают боль в животе, рвоту, утомляемость, раздражительность и нарушение развития у детей.

Контрольные вопросы

• Доступ к бесплатным вопросам с несколькими вариантами ответов по этой теме.

• Комментарий к этой статье.

Рисунок

Структура гема. Изображение предоставлено S Bhimji MD

Ссылки

1.

Yuan X, Rietzschel N, Kwon H, Walter Nuno AB, Hanna DA, Phillips JD, Raven EL, Reddi AR, Hamza I. Выявлена ​​регуляция внутриклеточного транспорта гема субклеточными репортерами. Proc Natl Acad Sci USA. 30 августа 2016 г .; 113 (35): E5144-52. [Бесплатная статья PMC: PMC5024633] [PubMed: 27528661]

2.

Чанг Дж, Чен С, Пау БХ. Метаболизм гема и эритропоэз. Карр Опин Гематол. 2012 май; 19(3):156-62. [Бесплатная статья PMC: PMC4086261] [PubMed: 22406824]

3.

Fujiwara T, Harigae H. Биология гема в эритроидных клетках млекопитающих и связанные с ними расстройства. Биомед Рез Инт. 2015;2015:278536. [Статья бесплатно PMC: PMC4628764] [PubMed: 26557657]

4.

Zhang T, Bu P, Zeng J, Vancura A. Повышенный синтез гема у дрожжей вызывает метаболическое переключение с ферментации на дыхание даже в условиях глюкозы репрессии. Дж. Биол. Хим. 2017 13 октября; 292(41):16942-16954. [Бесплатная статья PMC: PMC5641876] [PubMed: 28830930]

5.

Kim HJ, Khalimonchuk O, Smith PM, Winge DR. Структура, функция и сборка гемовых центров в митохондриальных дыхательных комплексах. Биохим Биофиз Акта. 2012 сен; 1823 (9): 1604-16. [Бесплатная статья PMC: PMC3601904] [PubMed: 22554985]

6.

Balwani M, Singh P, Seth A, Debnath EM, Naik H, Doheny D, Chen B, Yasuda M, Desnick RJ. Острая перемежающаяся порфирия у детей: клинический случай и обзор литературы. Мол Жене Метаб. 2016 дек;119(4): 295-299. [Бесплатная статья PMC: PMC5154763] [PubMed: 27769855]

ПИЩЕВЫЕ ОТХОДЫ. Аминат Адебайо, Планетарное здоровье 2021 года… | by Planetary Health Alliance

Аминат Адебайо, посол Planetary Health Campus 2021

Пищевые отходы — одна из самых больших проблем, с которыми сегодня сталкивается человечество. Пищевые отходы — это массовая неэффективность рынка, которой нет в других отраслях. Каждую ночь 800 миллионов человек ложатся спать голодными, а это означает, что каждый девятый человек на планете голодает или недоедает. Худшая часть? Каждый из них мог бы быть достаточно накормлен, используя менее четверти пищи, которая ежегодно выбрасывается в США, Великобритании и Европе.

По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО) одна треть всех пищевых продуктов, производимых для потребления человеком, выбрасывается. Ежегодно в мире выбрасывается около 1,3 миллиарда тонн продуктов питания. Количество выбрасываемой ежегодно пищи составляет более 2 триллионов долларов США, чего более чем достаточно, чтобы накормить все 815 миллионов голодающих в мире .

Воздействие пищевых отходов на окружающую среду

Производство продуктов питания требует огромного количества ресурсов. К ним относятся:

1. Вода, один из самых ценных ресурсов Земли:

Вся пища, которую мы едим, является формой воплощенной воды. 70 процентов воды используется в сельскохозяйственных целях, включая орошение и кормление скота. Назначение воды в растениеводстве не ограничивается только орошением — вода также может использоваться в сезон заморозков, чтобы согреть деревья. Примеры того, как вода является основным ингредиентом при выращивании сельскохозяйственных культур: для производства одного яблока требуется в среднем 125 литров воды, а для производства одного арбуза требуется в среднем 1175 литров воды.

2. Земля под посадки: более 20% сельскохозяйственных угодий в мире используется для производства продовольствия, которое в конечном итоге ежегодно теряется или выбрасывается. Это может привести к уничтожению мест обитания диких животных и вырубке деревьев, поглощающих парниковые газы. Следовательно, эта ненужная деградация приводит к утрате биоразнообразия и обезлесению.

3. Топливо для машин: По оценкам ФАО, углеродный след пищевых отходов составляет 3,3 миллиарда тонн эквивалента CO2 в год. Не только нефть, дизельное топливо и другие загрязняющие окружающую среду виды топлива используются для питания производственных машин и транспортных средств, но и сами пищевые отходы выделяют парниковые газы.

Выброшенные отходы, гниющие на свалках, выделяют метан, мощный парниковый газ В 25 раз эффективнее улавливает тепло, чем углекислый газ.

Все эти ресурсы тратятся впустую, когда пища выбрасывается преднамеренно или непреднамеренно. Следовательно, сокращение пищевых отходов является ключевым фактором в борьбе с проблемами устойчивого развития. Методы сокращения и предотвращения пищевых отходов включают:

1. Избегайте выбрасывания пищевых отходов — лучший способ уменьшить пищевые отходы — это в первую очередь избегать их образования. Не позволяйте еде превращаться в отходы — не покупайте больше еды, чем вам нужно, и старайтесь использовать те продукты, которые у вас уже есть, прежде чем покупать больше продуктов.

2. Правильно храните продукты: неправильное хранение может привести к огромным пищевым отходам. Например, отделение продуктов, которые выделяют газообразный этилен, от тех, которые его не производят, может помочь уменьшить порчу продуктов. Продукты, которые производят этилен, включают: авокадо, бананы, помидоры и груши. К продуктам, которые не производят этилен, относятся: картофель, яблоки и зеленые овощи.