49. Дезаминирование аминокислот. Прямое окислительное дезаминирование аминокислот. Трансдезаминирование. Судьба безазотистого остатка аминокислот. Кетогенные и глюкогенные аминокислоты.

Дезаминирование аминокислот представляет собой процесс отщепления от аминокислот аминогруппы с образованием свободного аммиака.

Дезаминирование в организме человека может протекать в двух вариантах:

а)в виде прямого дезаминирования, в ходе которого аммиак образуется при непосредственном отщеплении аминогруппы от аминокислоты

б)в виде непрямого дезаминирования, в ходе которого отщепляемая аминогруппа вначале переносится с аминокислоты на другое соединение, от которого в дальнейшем отщепляется аммиак

Прямое дезаминирование, в свою очередь, на разных уровнях организации живых объектов встречается в 4 вариантах: окислительное дезаминирование, внутримолекулярное дезаминирование, гидролитическое дезаминирование, восстановительное дезаминирование.

В клетках человеческого организма работают лишь два из перечисленных механизма: окислительное и внутримолекулярное дезаминирование.

Прямое окислительное дезаминирование.

При прямом окислительном дезаминировании аминокислот образуются альфа-кетокислоты и аммиак. Процесс идет в два этапа. На первом этапе при участии фермента оксидазы аминокислот от аминокислоты отщепляется 2 атома водорода и аминокислота превращается в иминокислоту. Атомы водорода переносятся на простетическую группы ферментов, причем это ФМН (флавинмононуклеотид) для оксидазы аминокислот L-ряда и ФАД(флавинадениндинуклеотид) для оксидазы аминокислот D-ряда. Эти же ферменты затем переносят атомы водорода со своих простетических групп на молекулярный кислород с образование перекиси водорода.

На втором этапе образовавшаяся иминокислота без участия фермента взаимодействует с водой с образованием кетокислоты и аммиака:

Выделенная из организма человека оксидаза L-аминокислот представляет собой малоактивный фермент, к тому же он способен дезаминировать лишь около 10 аминокислот. Поэтому принято считать, что прямое окислительное дезаминирование аминокислот L-ряда не вносит существенного вклада в метаболизм этих соединений у человека.В то же время в печени и особенно в почках человека присутствует высокоактивная оксидаза аминокислот D-ряда, способная дезаминировать самые различные D‑аминокислоты. Трансдезаминирование аминокислот. Процесс трансдезаминирования — процесс двухэтапный. На первом этапе различные L-аминокислоты вступают в реакцию трансаминирования с 2-оксоглутаратом с образование кетоаналога аминокислоты и глутаминовой кислоты, тогда как на втором этапе происходит прямое окислительное дезаминирование глутамата с образованием аммиака и регенерацией 2-оксоглутарата. В условиях организма и аминотрансферазы, и глутаматдегидрогеназа представляют собой высокоактивные ферменты, что обеспечивает высокую скорость процесса трансдезаминирования в целом. Кроме того, в ходе трансдезаминирования не образуется токсичного для клеток пероксида водорода, что наблюдается при действии оксидазы L-аминокислот, и образуется восстановленный НАДН+Н⁺, при окислении которого в цепи дыхательных ферментов клетка получает 3 АТФ. Глутаматдегидрогеназа является регуляторным ферментом. Ее активность угнетается по аллостерическому механизму высокими концентрациями АТФ и ГТФ в клетке и повышается при нарастании концентрации АДФ и ГДФ. За счет работы этого регуляторного механизма скорость процесса трансдезаминирования аминокислот контролируется энергетическим статусом клетки. Если энергии в клетке недостаточно, скорость процесса возрастает, в то время как при достаточно хорошем обеспечении клеток энергией расщепление аминокислот тормозится.

Углеродные скелеты аминокислот, образующиеся при дезаминировании аминокислот используются в клетках по следующим направлениям:в качестве субстратов для глюконеогенеза;превращаются в ацетоновые тела; окисляются до СО₂ и Н₂О;для ресинтеза аминокислот;Углеродные остовы аминокислот: Серина, Глицина, Треонина, Цистеина и Аланина превращаются в пируват и далее могут карбоксилироваться с образованием оксалоацетата (щавелево-уксусной кислоты). Углеродные скелеты Аспарагиновой кислоты, Аспарагина, Пролина, Гистидина, Глутаминовой кислоты, Глутамина, Аргинина, Валина, Изолейцина и Метионина в ходе своего расщепления образуют промежуточные продукты цикла Кребса, которые по ходу цикла могут также превращаться в оксалоацетат. Оксалоацетат через фосфоэнолпируват идет на синтез глюкозы. При расщеплении углеродных скелетов Лейцина, Лизина, Тирозина и Фенилаланина в качестве промежуточного продукта образуется ацетоацетат — соединение из группы ацетоновых тел. Эти аминокислоты получили название кетопластических или кетогенных, хотя часть углеродных скелетов Тирозина и Фенилаланина также может быть использована в глюконеогенезе. Углеродные остовы как глюкопластических, так и кетопластических аминокислот могут окисляться до СО₂ и Н₂О в цикле Кребса. Оксалоацетат, при своем декарбоксилировании превращается в пируват, а пируват, в свою очередь декарбоксилируясь, превращается в ацетил-КоА.