Аэробное расщепление аминокислот
При аэробном метаболизировании аминокислот чаще всего происходит их декарбоксилирование или дезаминирование. Ферменты декарбоксилазы синтезируются в основном в кислой среде. В результате декарбоксилирования аминокислот образуются СО2 и первичные амины, окисляемые далее до соответствующих жирных кислот. Из первичных аминов наиболее известны кадаверин, путресцин и агматин (ранее их называли трупными ядами); они образуются соответственно из лизина, орнитина и аргинина.
Н 2N–(CH2)4–CHNH2–COOH Н2N–(CH2)4–CH2NH2 + CO2 Лизин Кадаверин
|
Н 2N–(CH2)3–CHNH2–COOH Н2N–(CH2)3–CH2NH2 + CO2
Орнитин Путресцин
Дезаминирование – это отщепление аммиака от аминокислоты. Различают окислительное дезаминирование и дезаминирование, приводящее к образованию ненасыщенных соединений.
Окислительное дезаминирование осуществляют различные ферменты дегидрогеназы. Это наиболее распространенный тип расщепления аминокислот. Дегидрогеназы аминокислот катализируют эндергонические реакции окисления с участием НАД+, например окисление аланина до пирувата + NH3 (аланиндегидрогеназа) или глутамата до 2-оксоглу-тарата + NH3 (глутаматдегидрогеназа).
Примером дезаминирования, приводящего к образованию ненасыщенного соединения, является дезаминирование аспарагиновой кислоты в фумаровую:
Аспартаза
Н
|
ООС–CHNH2–CH2–COOH
НOOC–CH═CH–COOH
+ NH3
Окисление аминокислот может осуществляться также путем трансаминирования. Оно включает 2 этапа. На первом этапе α-аминогруппа донорной аминокислоты переносится трансаминазами на 2-оксоглутарат или пируват с образованием соответствущей 2-оксокислоты:
А
|
минокислота
+ 2-Оксоглутарат 2-Оксокислота
+ L-Глутамат
Продукт реакции – глутамат или аланин – подвергается окислительному дезаминированию, при котором используется 2-оксокислота в качестве акцептора аминогруппы:
L -Глутамат +НАД+ + Н2О NH3 + НАДН + 2-Оксоглутарат
|
В итоге аминокислота окисляется с образованием 2-оксокислоты и NH3:
А минокислота +НАД+ + Н2О NH3 + 2-Оксокислота + НАДН
|
Следует отметить, что окислительное расщепление аминокислот осуществляется по-разному. В качестве типичного примера рассмотрим путь расщепления лейцина (рис. 33). Сначала L-лейцин в результате трансаминирования превращается в 2-оксокислоту (2-оксоизокапро-новую кислоту), которая подвергается окислительному декарбоксилированию с образованием изовалерил-КоА. Далее дегидрирование приводит к образованию 3-метилкротонил-КоА. В результате биотинзависимого карбоксилирования и последующего присоединения воды образуется 3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА, который расщепляется на ацетоацетат и ацетил-КоА, вовлекаемые в промежуточный обмен.
