Общие пути обмена аминокислот.
Пути распада аминокислот до конечных продуктов можно разделить на 3 группы:
Пути распада, связанные с превращением NH2-групп.
Декарбоксилирование
-СООН
групп.Превращения углеродного скелета аминокислот.
Превращение -аминогрупп аминокислот.
В тканях организма происходит отщепление аминогрупп с образованием аммиака. Этот процесс называется дезаминированием. Возможны 4 типа дезаминирования:
Восстановительное
R-CH-COOH
R-CH2-COOH
+ NH3
|
NH2
Гидролитическое
R-CH-COOH
R-CH-COOH
+ NH3
| |
NH2 OH
Внутримолекулярное
R-CH2-CH-COOH
R-CH=CH-COOH
+ NH3
|
NH2
Окислительное
R-CH-COOH
R-C-COOH
+ NH3
| ||
NH2 O
Окислительное дезаминирование бывает 2 видов: прямое и непрямое (трансдезаминирование).
Прямое окислительное дезаминирование осуществляется оксидазами. В качестве кофермента содержат ФМН или ФАД. Продуктами
реакции являются кетокислоты и аммиак.
Трансдезаминирование – основной путь дезаминирования аминокислот. Трансдезаминирование проходит в 2 этапа.
Первый – трансаминирование – перенос аминогруппы с любой аминокислоты на -кетокислоту без промежуточного образования аммиака;
Второй – собственно окислительное дезаминирование.
В результате первого этапа аминогруппы «собираются» в составе глутаминовой кислоты. Второй этап связан с окислительным дезаминированием глутаминовой кислоты.
Трансаминирование аминокислот было открыто советскими учеными Браунштейном и Крицман (1937г).
R R1 R R1
| | | |
HC-NH2
+ C=O
C=O
+ HC-NH2
| | | |
COOH COOH COOH COOH
Реакция трансаминирования обратима, она катализируется ферментами – аминотрансферазами.
Акцептором аминогрупп в реакциях трансаминирования являются три - кетокислоты: пируват, оксалоацетат, 2-оксоглутарат. Наиболее часто акцептором NH2-групп служит 2-оксоглутарат ( -кетоглутарат), реакция приводит к образованию глутаминовой кислоты:
СН3 COOH CH3 COOH
| | АЛТ | |
НСNH2 + CH2 C=O + (CH2)2
| | | |
COOH CH2 COOH CHNH2
| |
C=O COOH
| глутамат
COOH
Аминотрансферазы содержат в качестве кофермента производные пиридоксина (витамин В6) – пиридоксаль-фосфат и пиридоксамин-фосфат.
(Механизм реакции трансаминирования с участием пиридоксальфосфата – учебник.)
Окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты.
Биологический смысл реакций трансаминирования состоит в том, чтобы собрать аминогрупы всех распадающихся аминокислот в составе одной аминокислоты – глутаминовой. Глутаминовая кислота поступает в митохондрии клеток, где происходит второй этап трансдезаминирования – собственно дезаминирование глутаминовой кислоты. Реакция катализируется глутаматдегидрогеназой, которая в качестве кофермента содержит НАД+ или НАДФ+.
COOH СООН
| |
(
CH2)2
(CH2)2
| |
CHNH2 НАД НАДН+Н+ C=O
| |
COOH COOH
Клиническое значение определения активности трансаминаз.
Для клинических целей определяют активность АлТ и АсТ, которые катализируют следующие реакции:
Аспартат + -кетоглутарат оксалоацетат + глутамат
Аланин + -кетоглутарат пируват + глутамат
В сыворотке крови здоровых людей активность этих трансаминаз ниже, чем в органах. При поражении органов наблюдается выход трансаминаз из очага поражения в кровь. Так, при инфаркте миокарда уровень АсТ сыворотки крови уже через 3-5 ч после наступления инфаркта повышается в 20-30 раз. При гепатитах повышается более умеренное и затяжное.
Декарбоксилирование аминокислот.
Процесс отщепление карбоксильной группы в виде СО2 называется декарбоксилированием и приводит к образованию биогенных аминов, которые оказывают фармакологическое действие на физиологические функции человека.
Серотонин обладает сосудосуживающим действием, участвует в регуляции артериального давления, t тела, дыхания, медиатор нервных процессов.
Дофамин- предшественник катехоламинов.
гистидин гистамин
Гистамин обладает сосудорасширяющим действием. Он образуется в области воспаления, участвует в развитии аллергических реакций.
НООС-(СН2)2-СН-СООН
СН2-СН2-СН2-СООН
| |
глутамат
NH2
NH2
-аминомасляная
кислота (ГАМК)
ГАМК является тормозным медиатором. В лечебной практике используется при лечении эпилепсии (резкое сокращение частоты припадков).
Орнитин декарбоксилируясь дает диамин – путресцин, а лизин – кадаверин.
СН2-СН2-СН2-СН-СООН СН2-СН2-СН2-СН2-NH2;
| | |
NH2 NH2 NH2
CH2-CH2-CH2-CH2-CH-COOH СН2-СН2-СН2-СН2-CH2-NH2
| | |
NH2 NH2 NH2
В организме биогенные амины подвергаются реакции окислительного дезаминирования с образованием альдегидов и аммиака. Процесс осуществляется при участии моноаминооксидаз.
Схематически механизм трансдезаминирования можно представит так:
Пути превращения аминокислот в печени.
Включение углеродных скелетов аминокислот в цикл лимонной кислоты.
Синтез аминокислот
Заменимые аминокислоты образуются в печени из глутаминовой кислоты. Источником всех атомов углерода (а также азота аминогрупп) пролина, орнитина и аргинина является глутамат.
Источником углерода аланина, серина и глицина служат трехуглеродные промежуточные продукты гликолиза, а источником азота их аминогрупп – глутамат; аспартат получает углерод от оксалоацетата, а азот от глутамата.
-кетоглутарат
+ NH3
+ НАДН (или НАДФН)
Глутамат + НАД+ (или НАДФ+)
Глутамат + -кетокислота -кетоглутарат + аминокислота
-кетокислота + NH3 + НАДН (НАДФН) аминокислота + НАД+ (НАДФ+)
Восстаниовительное аминирование в печени и других тканях обеспечивает сохраниение и повторное использование аммиака. Большая часть аминокислот синтезируется в результате переноса аминогрупп от других аминокислот без превращения в NH3.
Трансаминирование = переаминирование = аминирование -кетоглутарата.
Мак-Мюррей, стр.276
Трансаминированию в печени не подвергаются аминокислоты с разветвленной цепью – лейцин, изолейцин, валин.
Эти аминокислоты вступают в реакции трансаминироания в почечной и мышечной тканях.
Лизин и треонин не вступают в реакцию трансаминирования.
Азотистый обмен
В организме человека ежесуточно распадается на аминокислоты около 400 г беков и столько их синтезируется.
Основная функция белков пластическая. Белки могут выполнять энергетическую функцию при избыточном их поступлении с пищей или в экстремальных ситуациях, когда белки тела подвергаются усиленному распаду. Этот процесс наблюдается при голодании или патологии (при сахарном диабете). При сгорании 1 г белков высвобождается 16,8 кДж.
Под термином «резервные» белки понимают не особые отложения белков, а легкомобилизуемые при необходимости тканевые белки, которые после гидролиза под действием тканевых протеиназ дают аминокислоты.