13.Пути использования аминокислот в организме: декарбоксилирование, образование биогенных аминов.

В организме человека содержится около 100 г свободных аминокислот, которые образуют его аминокислотный фонд. Этот фонд постоянно пополняется за счёт поступления новых молекул аминокислот взамен тех, которые были использованы в метаболических процессах. Процесс отщепления карбоксильной группы аминокислот в виде СO₂ получил название декарбоксилирования. Несмотря на ограниченный круг субстратов (аминокислот и их производных), подвергающихся декарбоксилированию в животных тканях, образующиеся продукты реакции (названные биогенными аминами) обладают сильным фармакологическим действием на множество физиологических функций человека и животных. Общая схема процесса декарбоксилирования аминокислот может быть представлена в следующем виде:

R-CH(NH₂)-COOH --> R-CH₂-NH₂ + CO₂

В живых организмах открыто четыре типа декарбоксилирования аминокислот.

1.α-Декарбоксилирование.Продуктами реакции являются СО₂ и биогенные амины:R-CH(NH₂)-COOH --> R-CH₂-NH₂ + CO₂

2.ω-Декарбоксилированне, характерное для микроорганизмов. Например, из аспарагиновой кислоты этим путем образуется α-аланин:НООС-СН₂-CH(NH₂)-СООН --> СН₃-CH(NH₂)-СООН + СО₂

3.Декарбоксилирование, связанное с реакцией трансаминирования: 4.Декарбоксилирование, связанное с реакцией конденсации двух молекул:

Превращения аминокислот, вызванные деятельностью микроорганизмов кишечника, получили общее название гниения белков в кишечнике. Так, в процессе постепенного и глубокого распада серосодержащих аминокислот (цистина, цистеина и метионина) в кишечнике образуются сероводород (H₂S) и метилмеркаптан (CH₃SH). Диаминокислоты, в частности орнитин и лизин, подвергаются процессу декарбоксилирования с образованием протеиногенных аминов. Из ароматических аминокислот фенилаланина, тирозина и триптофана при аналогичном бактериальном декарбоксилировании образуются соответствующие биогенные амины: фенилэтиламин, парагидроксифенилэтиламин (или триптамин) и индолилэтиламин (триптамин). После всасывания эти продукты через воротную вену попадают в печень, где они подвергаются обезвреживанию В печени аминокислоты используются не только для синтеза собственных белков и белков плазмы крови, но также для синтеза ряда специфических азотсодержащих соединений

Накопление биогенных аминов может отрицательно сказаться на физиологическом статусе и вызывать ряд серьезных нарушений в организме. Однако органы и ткани как и целостный организм располагают специальными механизмами обезвреживания биогенных аминов.

14.Дезаминирование, пути использования безазотистых остатков. Доказано существование четырех типов дезаминирования аминокислот (отщепление аминогруппы). Выделены соответствующие ферментные системы, катализирующие эти реакции, и идентифицированы продукты распада. Во всех случаях NH2-группа аминокислоты освобождается в виде аммиака:

Помимо аммиака, продуктами дезаминирования являются жирные кислоты, оксикислоты и кетокислоты. Большая часть безазотистых остатков аминокислот превращается в пируват либо непосредственно (Ала, Сер), либо в результате более сложного пути, превращаясь вначале в один из метаболитов ЦТК. Затем в реакциях цитратного цикла происходит образование оксалоацетата, который превращается в фосфоенолпируват. Из фосфоенолпирувата под действием пируваткиназы образуется пируват. Пируват подвергается окислительному декарбоксилированию и превращается в ацетил-КоА, который окисляется в ЦТК до СО2 и Н2О с выделением энергии. Такой путь проходят преимущественно аминокислоты пищи.

15.Трансаминирование аминокислот. Диагностическое значение определения активности трансаминаз в организме.

Под трансаминированием подразумевают реакции межмолекулярного переноса аминогруппы (NH2) от аминокислоты на α-кетокислоту без промежуточного образования аммиака. При добавлении к гомогенату мышц глутаминовой и пировиноградной кислот образуются α-кетоглутаровая кислота и аланин без промежуточного образования аммиака; добавление аланина и α-кетоглутаровой кислоты соответственно приводило к образованию пировиноградной и глутаминовой кислот: Для клинических целей наибольшее значение имеют две трансаминазы - аспартатаминотрансфераза и аланинаминотрансфераза, катализирующие соответственно следующие обратимые реакции:

Аспартат + α-Кетоглутарат <--> ЩУК + Глутамат  Аланин + α-Кетоглутарат <--> ПВ + Глутамат

В сыворотке крови здоровых людей активность этих трансаминаз в среднем составляет 15 и 20 единиц по сравнению с десятками и сотнями тысяч единиц в других органах и тканях. Поэтому органические поражения при острых и хронических заболеваниях, сопровождающихся деструкцией клеток, приводят к выходу трансаминаз из очага поражения в кровь. При инфаркте миокарда уровень аспартатаминотрансферазы сыворотки крови уже через 3-5 ч после наступления инфаркта резко повышается, достигая 300-500 единиц. 

16.Образование аммиака в организме и пути его обезвреживания. В организме человека подвергается распаду около 70 г аминокислот в сутки; при этом в результате дезаминирования, трансаминирования и окисления биогенных аминов освобождается большое количество аммиака, являющегося высокотоксичным соединением. Поэтому концентрация аммиака в организме должна сохраняться на низком уровне. Уровень аммиака в норме в крови не превышает 1-2 мг/л. Одним из путей связывания и обезвреживания аммиака в организме, в частности в мозге, сетчатке, почках, печени и мышцах, является биосинтез глутамина и аспарагина. Основным механизмом обезвреживания аммиака в организме является биосинтез мочевины. Последняя выводится с мочой в качестве главного конечного продукта белкового, соответственно аминокислотного, обмена. На долю мочевины приходится до 80-85% всего азота мочи.

17.Биосинтез мочевины как основнои механизм предотвращения накопления аммиака. Основным механизмом обезвреживания аммиака в организме является биосинтез мочевины. Последняя выводится с мочой в качестве главного конечного продукта белкового, соответственно аминокислотного, обмена. На долю мочевины приходится до 80-85% всего азота мочи. Кребс полагал, что каталитическую роль орнитина можно было бы объяснить, если бы существовал некий механизм для регенерации аргинина из орнитина, согласно уравнению: Орнитин + СO₂ + 2NH₃ --> Аргинин + 2H₂O

Ниже приведена, кроме того, суммарная реакция синтеза мочевины без учета промежуточных продуктов:

СО₂ + NH₃ + 3АТФ + 2Н₂0 + Аспартат --> Мочевина + 2 АДФ + + АМФ + Фумарат + 2 Ф_н + ФФ_н  ΔG° = - 40 кДж

18.Синтез креатинина, креатина, креатин-фосфата и их значение ждя организма. Реакция синтеза креатина протекает в две стадии. Первая стадия – биосинтез гуанидинацетата – осуществляется в почках при участии глицин-амидинотранс-феразы:

Вторая стадия синтеза креатина протекает в печени при участии гуанидинацетатметилтрансферазы:

Креатин подвергается фосфорилированию с образованием креатин-фосфата, который после дефосфорилирования(необратимая реакция) превращается в креатинин, выделяющийся с мочой.