Общие пути обмена аминокислот.

Пути распада аминокислот до конечных продуктов можно разделить на 3 группы:

1. Пути распада, связанные с превращением NH₂-групп.

2. Декарбоксилирование -СООН групп.

3. Превращения углеродного скелета аминокислот.

Превращение -аминогрупп аминокислот.

В тканях организма происходит отщепление аминогрупп с образованием аммиака. Этот процесс называется дезаминированием. Возможны 4 типа дезаминирования:

1. Восстановительное

R-CH-COOH R-CH₂-COOH + NH₃

|

NH₂

2. Гидролитическое

R-CH-COOH R-CH-COOH + NH₃

| |

NH₂ OH

3. Внутримолекулярное

R-CH₂-CH-COOH R-CH=CH-COOH + NH₃

|

NH₂

4. Окислительное

R-CH-COOH R-C-COOH + NH₃

| ||

NH₂ O

Окислительное дезаминирование бывает 2 видов: прямое и непрямое (трансдезаминирование).

Прямое окислительное дезаминирование осуществляется оксидазами. В качестве кофермента содержат ФМН или ФАД. Продуктами

реакции являются кетокислоты и аммиак.

Трансдезаминирование – основной путь дезаминирования аминокислот. Трансдезаминирование проходит в 2 этапа.

Первый – трансаминирование – перенос аминогруппы с любой аминокислоты на -кетокислоту без промежуточного образования аммиака;

Второй – собственно окислительное дезаминирование.

В результате первого этапа аминогруппы «собираются» в составе глутаминовой кислоты. Второй этап связан с окислительным дезаминированием глутаминовой кислоты.

Трансаминирование аминокислот было открыто советскими учеными Браунштейном и Крицман (1937г).

R R₁ R R₁

| | | |

HC-NH₂ + C=O C=O + HC-NH₂

| | | |

COOH COOH COOH COOH

Реакция трансаминирования обратима, она катализируется ферментами – аминотрансферазами.

Акцептором аминогрупп в реакциях трансаминирования являются три - кетокислоты: пируват, оксалоацетат, 2-оксоглутарат. Наиболее часто акцептором NH₂-групп служит 2-оксоглутарат (-кетоглутарат), реакция приводит к образованию глутаминовой кислоты:

1. СН₃ COOH CH₃ COOH

| | АЛТ | |

НСNH₂ + CH₂ C=O + (CH₂)₂

| | | |

COOH CH₂ COOH CHNH₂

| |

C=O COOH

| глутамат

COOH

Аминотрансферазы содержат в качестве кофермента производные пиридоксина (витамин В₆) – пиридоксаль-фосфат и пиридоксамин-фосфат.

(Механизм реакции трансаминирования с участием пиридоксальфосфата – учебник.)

2. Окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты.

Биологический смысл реакций трансаминирования состоит в том, чтобы собрать аминогрупы всех распадающихся аминокислот в составе одной аминокислоты – глутаминовой. Глутаминовая кислота поступает в митохондрии клеток, где происходит второй этап трансдезаминирования – собственно дезаминирование глутаминовой кислоты. Реакция катализируется глутаматдегидрогеназой, которая в качестве кофермента содержит НАД⁺ или НАДФ⁺.

COOH СООН

| |

(CH₂)₂ (CH₂)₂

| |

CHNH₂ НАД НАДН+Н⁺ C=O

| |

COOH COOH

Клиническое значение определения активности трансаминаз.

Для клинических целей определяют активность АлТ и АсТ, которые катализируют следующие реакции:

Аспартат + -кетоглутаратоксалоацетат + глутамат

Аланин + -кетоглутарат пируват + глутамат

В сыворотке крови здоровых людей активность этих трансаминаз ниже, чем в органах. При поражении органов наблюдается выход трансаминаз из очага поражения в кровь. Так, при инфаркте миокарда уровень АсТ сыворотки крови уже через 3-5 ч после наступления инфаркта повышается в 20-30 раз. При гепатитах повышается более умеренное и затяжное.

Декарбоксилирование аминокислот.

Процесс отщепление карбоксильной группы в виде СО₂ называется декарбоксилированием и приводит к образованию биогенных аминов, которые оказывают фармакологическое действие на физиологические функции человека.

Серотонин обладает сосудосуживающим действием, участвует в регуляции артериального давления, t тела, дыхания, медиатор нервных процессов.

Дофамин- предшественник катехоламинов.

гистидин гистамин

Гистамин обладает сосудорасширяющим действием. Он образуется в области воспаления, участвует в развитии аллергических реакций.

НООС-(СН₂)₂-СН-СООН СН₂-СН₂-СН₂-СООН

| |

глутамат NH₂ NH₂ -аминомасляная кислота (ГАМК)

ГАМК является тормозным медиатором. В лечебной практике используется при лечении эпилепсии (резкое сокращение частоты припадков).

Орнитин декарбоксилируясь дает диамин – путресцин, а лизин – кадаверин.

СН₂-СН₂-СН₂-СН-СООНСН₂-СН₂-СН₂-СН₂-NH₂;

| | |

NH₂ NH₂ NH₂

CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH-COOH СН₂-СН₂-СН₂-СН₂-CH₂-NH₂

| | |

NH₂ NH₂ NH₂

В организме биогенные амины подвергаются реакции окислительного дезаминирования с образованием альдегидов и аммиака. Процесс осуществляется при участии моноаминооксидаз.

Схематически механизм трансдезаминирования можно представит так:

Пути превращения аминокислот в печени.

Включение углеродных скелетов аминокислот в цикл лимонной кислоты.

Синтез аминокислот

Заменимые аминокислоты образуются в печени из глутаминовой кислоты. Источником всех атомов углерода (а также азота аминогрупп) пролина, орнитина и аргинина является глутамат.

Источником углерода аланина, серина и глицина служат трехуглеродные промежуточные продукты гликолиза, а источником азота их аминогрупп – глутамат; аспартат получает углерод от оксалоацетата, а азот от глутамата.

-кетоглутарат + NH₃ + НАДН (или НАДФН) Глутамат + НАД⁺ (или НАДФ⁺)

Глутамат + -кетокислота -кетоглутарат + аминокислота

-кетокислота + NH₃ + НАДН (НАДФН) аминокислота + НАД⁺ (НАДФ⁺)

Восстаниовительное аминирование в печени и других тканях обеспечивает сохраниение и повторное использование аммиака. Большая часть аминокислот синтезируется в результате переноса аминогрупп от других аминокислот без превращения в NH₃.

Трансаминирование = переаминирование = аминирование -кетоглутарата.

Мак-Мюррей, стр.276

Трансаминированию в печени не подвергаются аминокислоты с разветвленной цепью – лейцин, изолейцин, валин.

Эти аминокислоты вступают в реакции трансаминироания в почечной и мышечной тканях.

Лизин и треонин не вступают в реакцию трансаминирования.

Азотистый обмен

В организме человека ежесуточно распадается на аминокислоты около 400 г беков и столько их синтезируется.

Основная функция белков пластическая. Белки могут выполнять энергетическую функцию при избыточном их поступлении с пищей или в экстремальных ситуациях, когда белки тела подвергаются усиленному распаду. Этот процесс наблюдается при голодании или патологии (при сахарном диабете). При сгорании 1 г белков высвобождается 16,8 кДж.

Под термином «резервные» белки понимают не особые отложения белков, а легкомобилизуемые при необходимости тканевые белки, которые после гидролиза под действием тканевых протеиназ дают аминокислоты.