2.5. Специфические пути обмена некоторых аминокислот
1. Обмен глицина, серина и треонина происходит при участии ферментов - производных фолиевой кислоты. В реакции взаимопревращения глицина и серина участвует тетрагидрофолиевая кислота:
Основной путь катаболизма глицина - его распад на СО2, NH3 и N5, N10-метилентетрагидрофолиевую кислоту по уравнению:
Биологический смысл данного пути катаболизма - в образовании активного одноуглеродного фрагмента (N5,N —СН2—ТГФК), который используется в реакциях синтеза. Глицин играет важную роль в образовании, пуриновых нуклеотидов, гема, желчных кислот, креатина, глутатиона и др.
2. Обмен серосодержащих аминокислот.
Метионин - универсальный поставщик метильных групп в реакциях трансметилирования. Непосредственным донором метильной группы служит производное метионина S-аденозилметионин.
Метионин + АТФ S-аденозилметионин + РР + Р
Далее метильная группа от S-аденозилметионина передается соединению, которое подвергается метилированию.
Пример реакции трансметилирования - синтез креатина из аргинина и глицина. Креатин играет важную роль в обеспечении работающей мышцы АТФ.
Исключение из пищи метионина ведет к жировому перерождению печени и почек, обусловленному недостатком метильных групп, необходимых для синтеза фосфатидилхолинов.
При недостаточности фолиевой кислоты и витамина В12 обмен одноуглеродных групп нарушается. Клиническим проявлением является мегалобластная (макроцитарная) анемия. Характерно увеличение размеров эритроцитов, снижение количества эритроцитов, снижение концентрации гемоглобина в крови. Причины дефицита фолиевой кислоты - неправильное питание, заболевания кишечника, нарушающие всасывание.
По серосодержащим радикалам цистеина и цистина легко протекают окислительно-восстановительные процессы, поэтому эти две аминокислоты переходят друг в друга; фермент - цистеинредуктаза.
В
процессе катаболизма из метионина
образуется гомоцистеин.
Он взаимодействует с серином
с образованием гомосерина
и цистеина.
Поэтому окисление серы всех аминокислот
сводится к окислению цистеина.
Продуктом окисления цистеина является таурин NH2-CH2-CH2-SO3H.
Таурин конъюгируется с желчными кислотами и принимает участие в переваривании и всасывании жиров.
При нарушениях превращения гомоцистеина в метионин и цистеин в тканях и крови накапливается гомоцистин. Выделение его с мочой (гомоцистинурия) наблюдается при наследственной недостаточности ферментов, а также гиповитаминозах фолиевой кислоты, витаминов В12 и В6.
Цистинурия - выделение с мочой цистина (до 50 раз больше нормы). Уровень цистина в крови обычно не выше нормальных величин. Наблюдается тенденция к образованию в организме камней.
3. Обмен аминокислот с разветвленной цепью.
Катаболизм лейцина, изолейцина и валина преимущественно осуществляется не в печени, а в мышечной и жировой тканях, в почках и ткани мозга. В результате трансаминирования, а затем окислительного декарбоксилирования они превращаются в ацил-КоА-производные:
Лей, Иле, Вал α-кетокислоты ацил-КоА-производные
При наследственном заболевании «болезнь кленового сиропа» нарушено декарбоксилирование указанных α-кетокислот из-за дефекта дегидрогеназного комплекса. В крови накапливаются аминокислоты и α-кетокислоты, происходит их выделение с мочой. Она имеет запах кленового сиропа. Болезнь встречается редко, проявляется обычно в раннем возрасте. Приводит к нарушению функций мозга и летальному исходу.