3. Реакции на аминогруппу:

а) виды дезаминирования (окислительное, восстановительное, гидролитическое, внутримолекулярное), их медико-биологическое значение;

б) прямое окислительное дезаминирование – механизм, ферменты, коферменты, биологическое значение;

в) реакции переаминирования – ферменты, коферменты, биологическое значение;

г) непрямое окислительное дезаминирование – механизм, ферменты, коферменты, биологическое значение.

Виды дезаминирования

Возможны четыре механизма прямого дезаминирования:

Окислительное дезаминирование (см. ниже)

Восстановительное дезаминирование характерно для микроорганизмов, гидролитическое – для аспарагина и глутамина (в результате образуются аспартат и глутамат), внутримолекулярное – для гистидина (с образованием урокаиновой кислоты). Прямое окислительное дезаминирование характерно для глутаминовой кислоты:

Прямое окислительное дезаминирование

Окислительное дезаминирование некоторых аминокислот катализируется флавин-зависимыми дегидрогеназами. Они названы оксидазами аминокислот из-за их способности использовать в качестве конечного акцептора водородов молекулярный кислород с образованием при этом пероксида водорода.

В окислительном дезаминировании первая стадия является ферментативной с образованием промежуточного продукта - иминокислоты, которая спонтанно, без участия фермента, распадается на аммиак и альфа-кетокислоту.

Этот тип реакций наиболее распространен в тканях.

Прямое окислительное дезаминирование характерно для глутаминовой кислоты:

Первая стадия катализируется ферментом глутаматдегидрогеназой (анаэробный фермент). Вторая стадия протекает спонтанно. Реакция обратима: ----> окислительное дезаминирование, <---- восстановительное аминирование.

ГДГ - регуляторный, аллостерический фермент с молекулярной массой 312 кД, состоящий из 6 субъединиц, аллостерическими ингибиторами фермента являются АТФ, ГТФ и НАДН+Н⁺, а активатором является АДФ. ГДГ, обладает высокой активностью. ГДГ локализована в митохондриях и может использовать в качестве кофермента НАД или НАДФ. Работой этого фермента завершается непрямое дезаминирование многих аминокислот и аммиак, высвобождаемый в этой реакции, протекающей в печени, используется для синтеза мочевины.

Этот фермент катализирует и обратную реакцию, обеспечивая аминирование альфа-кетоглутаровой кислоты свободным аммиаком, что важно в механизмах обезвреживания аммиака и позволяет использовать азот аммиака для синтеза аминокислот.

Т. о. ГДГ выполняет следующие функции:

1. Осуществляет связь а/к обмена с ЦТК через альфа-КТК.

2. Обеспечивает связывание аммиака.

3. Обеспечивает синтез всех заменимых а/к.

4. Обеспечивает перекачку протонов с НАДН на НАДФН

Все остальные а/к могут окисляться и дезаминироваться только непрямым путем (т. е. через дополнительную стадию трансаминирования)

Механизм трансаминирования:

Непрямое дезаминирование - основной путь дезаминирования аминокислот.

Большинство аминокислот теряют свою аминогруппу не путем описанного выше прямого дезаминирования, а передают аминогруппу на кетокислотный акцептор. Эти реакции катализируются группой ферментов, получивших название трансаминаз. Коферментом их является пиридоксальфосфат. Это главный путь удаления азота у аминокислот. Выделены трансаминазы, катализирующие переаминирование большинства аминокислот. После поступления пищевых аминокислот из воротной вены, например, значительная часть их в печени подвергается переаминированию. Исключением являются аминокислоты с разветвленным углеводородным радикалом, для которых в печени нет соответствующих трансаминаз, о чем говорит более высокая концентрация таких аминокислот в крови, оттекающей от печени по сравнению с концентрацией в крови воротной вены.

Стратегия реакции переаминирования в клетке - аминогруппы разных донорных аминокислот переносятся на ограниченное число альфа- кетокислотных акцепторов, что позволяет выделить центральный путь метаболизма аминокислот. Большинство трансаминаз использует альфа-кетоглутаровую кислоту как основной акцептор аминогруппы. Трансаминазы же обычно называют по аминокислотам, которые служат донором аминогруппы (как правило альфа-кетоглутаровой кислоты, хотя оксалоацетат и ПВК также можно рассматривать в качестве важных акцепторов аминогрупп). Наиболее изученными трансаминазами являются:

a. аланиновая трансаминаза (АЛТ), известна также как глутамат:пируват трансаминаза. Следует заметить, что реакции переаминирования обратимы. В скелетной мышце пируват - главный акцептор для аминогрупп от глутаминовой кислоты, что приводит к образованию больших количеств аланина (последний транспортируется к печени). В печени аланин отдает аминогруппу альфа-кетоглутаровой кислоте, что вновь ведет к образованию ГЛУ.

б. аспарагиновая трансаминаза (АСТ), известна как глутамат:оксалоацетат трансфераза. Эта реакция важна для печени, где оксалоацетат действует как акцептор аминогрупп, получаемых от ГЛУ. Продукт реакции аспартат является субстратом для синтеза мочевины. Эта реакция, но протекающая в обратном направлении, важна для сердечной мышцы.

Роль трансаминаз в перносе аминного азота на мочевину показана на

следующем рисунке .