Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Курс лекций по биохимии.doc
Скачиваний:
2030
Добавлен:
13.05.2015
Размер:
729.6 Кб
Скачать

Лекция 14.Ферментативный распад и синтез аминокислот

1. Пути превращения аминокислот

Соотношения аминокислот в распадающихся белках и образуемых за счет их счет протеинах, как правило, различны. Поэтому известная доля свободных аминокислот, возникших при гидролизе белков и пептидов, должна быть обязательно преобразована либо в другие аминокислоты, либо в более простые соединения, выводимые из организма.

Известны три типа реакций аминокислот в организме: по -аминогруппе, карбоксильной группе и радикалу аминокислоты.

  1. Реакции по -аминогруппе однотипны у всех аминокислот, это в основном реакции дезаминирования и переаминирования. При этом могут образовываться кетокислоты, оксикислоты, непредельные кислоты и т. д.

  2. Реакции по карбоксильной группе аминокислот – это главным образом декарбоксилирование и образование аминоациладенилатов.

  3. Реакции по радикалу. Приводят к синтезу одних аминокислот из других, к окислению, метилированию и т.д.

2. Распад аминокислот

В отличие от углеводов и жирных кислот, аминокислоты, даже при их избытке, не запасаются в организме. Лишние (невостребованные) аминокислоты подвергаются расщеплению. Существует 2 основных способа их катаболизма:

декарбоксилирование и дезаминирование.

Декарбоксилирование

В результате этой реакции удаляется α-карбоксильная группа аминокислот и образуются амины – физиологически активные соединения. Реакция катализируется сложными ферментами-декарбоксилазами, кофакторами которых является пиридоксальфосфат (производное витамина В6).

Декарбоксилирование имеет место во всех организмах. Продукты декарбоксилирования имеют большое физиологическое значение. Например, при декарбоксилировании глутаминовой кислоты образуется γ-аминомасляная кислота, которая является важнейшим нейромедиатором; при декарбоксилировании аспарагиновой кислоты образуется β-аланин, который входит в состав витамина В3 (пантотеновой кислоты).

Дезаминирование

Чаще всего в клетках происходит так называемое окислительное дезаминирование аминокислот. При этом выделяется аммиак и образуется кетокислота.

Аммиак является токсичным для организма, т.к. связывается с кетокислотами цикла Кребса. При этом функционирование цикла Кребса тормозится, нарушается дыхательный метаболизм, являющийся основным источником энергии организма. Поэтому животные организмы стремятся от аммиака избавиться. Часть его выводится из организма в виде солей аммония (через кожу, с мочой, через кишечник). Однако почти 90% аммиака обезвреживается в цикле мочевины, который идет в печени; мочевина выводится с мочой.

Мочевина – основной конечный продукт белкового обмена у многих животных (дождевой червь, слизень, акула, лягушка, черепаха и все млекопитающие). Ее биосинтез у высших животных происходит в печени, где имеются все необходимые для этого ферменты.

У животных, не способных синтезировать мочевину (рептилии, птицы), печень не обладает соответствующим ферментативным аппаратом. Новообразование мочевины идет также в растениях. Путь ее возникновения у животных и растений одинаков и состоит в следующем.

Из аммиака, углекислого газа и АТФ при каталитическом воздействии фосфотрансферазы синтезируется карбамоилфосфорная кислота. При участии другой трансферазы (орнитин-карбамилтрансфераза) карбаминовая группировка переносится от карбамоилфосфата на аминогруппу орнитина, который всегда присутствует в организме, так как легко возникает при гидролизе аргинина. В результате этой реакции синтезируется цитруллин.

Далее в действие вступают еще два фермента, обеспечивающие введение в карбаминовую группировку цитрулина еще одного атома азота (переход цитруллина в аргинин).

Заключительной реакцией в биосинтезе мочевины является гидролиз аргинина и образование орнитина и мочевины. Получающийся при этом орнитин вновь вступает во взаимодействие с карбамоилфосфатом, и все перечисленные реакции повторяются снова. Поэтому совокупность указанных реакций получила название орнитинового цикла.

Кетокислоты, образовавшиеся при дезаминировании аминокислот, либо окисляются с высвобождением энергии либо (если есть потребность в глюкозе) участвуют в ее синтезе (процесс глюконеогенеза).

Окисление кетокислот осуществляется в цикле Кребса. Например, при дезаминировании аланина образуется ПВК, которая подвергается окислительному декарбоксилированию с образованием ацетилкоэнзима А, а он вовлекается в цикл Кребса. При дезаминировании аспартата образуется оксалоацетат, который в цикле Кребса является акцептором ацетильного радикала.