10.2. Превращения аминокислот в организме

10.2.1. Процессы гниения белков в кишечнике

Микроорганизмы кишечника для своего роста нуждаются в доставке с пищей определенных аминокислот. Кроме того, микрофлора кишечника располагает набором ферментных систем, отличных от соответствующих ферментов животных тканей и катализирующих разнообразные превращения пищевых аминокислот (окисление, восстановление, дезаминирование, декарбоксилирование, распад). Благодаря этому в кишечнике создаются оптимальные условия для образования ядовитых продуктов распада аминокислот (фенола, индола, крезола, скатола, сероводорода, метилмеркаптана), а также нетоксичных – спиртов, аминов, жирных кислот, кетокислот, оксикислот и др.

Так, в процессе постепенного и глубокого распада серусодержащих аминокислот (цис, цистина, мет) образуются сероводород и метилмеркаптан.

Диаминокислоты (орн, лиз) декарбоксилируют с образованием протеиногенных аминов (птоаминов, или трупных ядов): из орн образуется путресцин, из лиз – кадаверин:

Оба амина легко всасываются в кровь и выделяются с мочой, но открываются в ней редко (при холере, гастроэнтеритах и др.), т. к. обезвреживаются уже в клетках слизистой оболочки.

Из ароматических аминокислот (фен, тир и три) в результате декарбоксилирования образуются фенилэтиламин, тирамин и триптамин, например:

Кроме этого микробные ферменты вызывают постепенное разрушение боковых цепей циклических аминокислот (тир, три), например:

После всасывания эти продукты через воротную вену попадают в печень, где они обезвреживаются с образованием нетоксичных веществ. Последние выводятся с мочой.

10.2.2. Судьба всосавшихся аминокислот

Всосавшиеся в кровь аминокислоты по воротной вене попадают в печень, где подвергаются ряду превращений, или разносятся кровью по всему организму и используются для физиологических целей – в первую очередь в качестве строительного материала для синтеза тканевых белков, ферментов, гормонов и других биологически активных соединений. Некоторое количество аминокислот подвергается распаду до СО₂, Н₂О и NН₃ с освобождением энергии (около 1200 кДж в сутки за счет окисления примерно 70 г аминокислот – около 10% суточной потребности в энергии).

Общие пути обмена аминокислот

Почти все аминокислоты в организме подвергаются реакциям дезаминирования, трансаминирования (переаминирования) и декарбоксилирования.

Различают 4 типа дезаминирования:

1. Восстановительное:

2. Гидролитическое:

3. Внутримолекулярное:

4. Окислительное (наиболее распространенное):

Реакция протекает в две стадии:

Первая стадия – ферментативная, ферменты – оксидазы аминокислот (дегидрогеназы), коферменты – ФМН, ФАД, НАД или НАДФ. Вторая стадия идет спонтанно в присутствии воды.

Примером окислительного дезаминирования может быть действие глутаматдегидрогеназы:

НАДН₂ далее окисляется в дыхательной цепи с образованием Н₂О, при этом на каждые два атома водорода образуется 3 молекулы АТФ.

Переаминирование аминокислот – реакции межмолекулярного переноса аминогруппы от аминокислоты на -кетокислоту без промежуточного образования аммиака:

Процессы переаминирования универсальны для всех живых организмов. Реакции обратимы и протекают при участии ферментов аминотрансфераз, коферментом которых является пиридоксальфосфат (витамин В₆).

Декарбоксилирование аминокислот – процесс отщепления карбоксильной группы аминоксилот в виде СО₂ и образования биогенных аминов:

Примеры декарбоксилирования.

1. Декарбоксилаза ароматических аминокислот (в надпочечниках и центральной нервной системе). Не обладает строгой субстратной специфичностью и катализирует декарбоксилирование L-изомеров триптофана, 5-гидрокситриптофана и 3,4-диоксифенилаланина (ДОФА).

При декарбоксилировании три образуется триптамин, обладающий сосудосуживающим действием. При декарбоксилировании 5-гидрокситриптофана – серотонин:

Серотонин обладает сосудосуживающим действием, участвует в центральной регуляции артериального давления, температуры тела, дыхания и почечной фильтрации. Является медиатором центральной нервной системы, стимулятором сокращения гладких мышц. Некоторые авторы считают его причастным к развитию аллергии, токсикоза беременности, карциноидного синдрома (карцинома – злокачественная опухоль, развивающаяся из эпителиальной ткани) и геморрагических диатезов (кровоточивость). В норме 1% три превращается в серотонин; если больше – наблюдаются симптомы различных заболеваний.

ДОФамин – предшественник гормонов адреналина и норадреналина.

2. Гистидиндекарбоксилаза ускоряет декарбоксилирование гистидина с образованием гистамина. Гистамин обладает широким спектром биологического действия; оказывает сосудорасширяющее действие. Много его образуется в области воспаления – вызывая расширение сосудов в очаге воспаления, он тем самым ускоряет приток лейкоцитов, способствуя борьбе с инфекцией. Участвует в секреции HCl в желудке. Является медиатором боли. Играет определенную роль в аллергических реакциях (антигистаминные препараты).

3. Глутаматдекарбоксилаза ускоряет декарбоксилирование глутаминовой кислоты с образованием -аминомасляной кислоты (ГАМК) ГАМК тормозит деятельность центральной нервной системы, является нейрогуморальным ингибитором. (При лечении, например, эпилепсии используют введение глутаминовой кислоты).