6.5. Судьба безазотистого остатка аминокислот

В ходе катаболизма аминокислоты превраща­ются в кетокислоты (безазотистые остатки). Большая часть аминокислот превращается в пируват или непосредственно (серин, аланин), либо более сложным путем – сначала превращаются в один из метаболитов ЦТК, который затем в реакциях цикла Кребса превращается в оксалоацетет, из которого затем синтезируется фосфоенолпируват. Из фосфоенолпирувата под действием пируватки­назы образуется пируват. Пируват подвергается окислительному декарбоксилированию и превра­щается в ацетил-КоА, который сгорает в ЦТК до СО₂ и воды с выделением энергии. Такой путь преимущественно проходят аминокислоты пищи.

Аминокислоты, которые превращаются в пируват и промежуточные продукты ЦТК и в конеч­ном итоге образуют оксалоацетат, могут использоваться в процессе глюконеогенеза для синтеза глюкозы. Такие аминокислоты называют гликогенными (их 14).

Некоторые аминокислоты в процессе катаболизма превращаются в ацетоацетат (кетоновое тело) или ацетил-КоА и могут использоваться в синтезе кетоновых тел. Такие аминокислоты называют кетогенными (их две: лейцин и лизин).

Ряд аминокислот используется и для синтеза глюкозы, и для синтеза кетоновых тел. Такие аминокислоты называют смешанными, или глико-кетогенными. Их 4: фенилаланин, тирозин, триптофан, изолейцин.

6.6. Обмен отдельных аминокислот

Кроме общих путей об­мена, характерных для большинства аминокислот (например, дезаминирование), существуют и специфические пути превращения многих аминокислот, что определеятся особенностями их радикалов.

Обмен метионина. Метионин в своей активной форме – S-аденозилметионин (SАМ), которая образуется при участии АТФ, содержит подвижную метильную группу, которая используется для различных реакций метилирования, катализируемых метилтрансферазами. Метильная группа SАМ может быть использована:

1. для синтеза холина из этаноламина;

2. для синтеза креатина – азотистого вещества мышц;

3. для синтеза адреналина из норадреналина;

4. для инактивации катехоламинов;

5. для метилирования азотистых оснований в ДНК;

6. для метаболизма ксенобиотиков, включая лекарственные препараты;

7. синтез мелатонина в эпифизе (гормона темноты).

Обмен фенилаланина и тирозина(рис.17).

Рис. 17. Обмен фенилаланина и тирозина

Основное количество фенилаланина (около 80%) превращается в тирозин в результате его гидроксилирования при участии фенилаланингидроксилазы. Реак­ция протекает с участием НАДФН. Остальная часть фенилаланина подвергается переаминирова­нию и превращается в фенилпируват. При отсутствии фенилаланингидроксилазы образование фе­нилпирувата становится основным путем катаболизма фенилаланина. Дефект фенилаланингид­роксилазы приводит к развитию фенилкетонурии (ФКУ). При этом высокие концентрации фенил­пирувата токсически действуют на клетки мозга и нарушают умственное развитие (олигофрения), физическое развитие, может развиться судорожный синдром. Прогрессирующее нарушение ум­ственного развития у детей, больных ФКУ, можно предотвратить диетой – полным отсутствием фенилаланина. При раннем начале такого лечения повреждение мозга снижается или предотвращается. На такой диете ребенок должен находиться до 7-10 лет.

Обмен тирозина значительно сложнее, чем фенилаланина. В печени происходит катаболизм тирозина, завершающийся образованием фумарата и ацетоацетата. Этот путь катаболизма вклю­чает в себя несколько стадий:

а) переаминирование тирозина с образованием п-гидроксифенилпирувата

б) превращение последнего в гомогентизиновую кислоту

в) расщепление гомогентизиновой кислоты при участии диоксигеназы с образованием в конечном итоге фумарата и ацетоацетата.

При отсутствии диоксигеназы гомогентизиновой кислоты развивается алкаптонурия («черная моча»). Для этого заболевания характерно выделение с мочой большого количества гомогентизиновой кислоты, которая, окисляясь кислородом воздуха, превращается в черный пигмент алкаптон. Этот пигмент откладывается также в хрящевой ткани (пигментация мочек ушей, носа), в суставах, что приводит к артриту.

В пигментных клетках (меланоцитах) из тирозина синтезируется пигмент меланин, который окрашивает волосы, кожу, радужную оболочку. Первую реакцию превращения тирозина в мела­нин с образованием ДОФА катализирует тирозиназа. Врожденный дефект этого фермента приво­дит к альбинизму. При этом заболевании отсутствует пигментация кожи и волос, у больных может быть снижена острота зрения.

В щитовидной железе тирозин необходим для синтеза йодтиронинов, в мозговом веществе надпочечников, в катехоламинэргических нейронах из тирозина синтезируются катехоламины.