5.3 Обезвреживание аммиака и биогенных аминов

Накопление биогенных аминов может отрицательно сказаться на физиологическом статусе и вызывать ряд существенных нарушений функций в организме.

Однако органы и ткани обладают специальным механизмом обезвреживания биогенных аминов. В данном случае биогенные амины подвергаются окислительному дезаминированию. Катализируют эти реакции ФАД – зависимые моноаминооксидазы и диаминоксидазы:

Как уже упоминалось выше, у растений амины могут использоваться для биосинтеза алкалоидов.

Аммиак, выделяющийся в реакциях дезаминирования и окисления биогенных аминов, является высокотоксичным соединением.

Один из путей связывания и обезвреживания аммиака в организме животных и растений – это биосинтез глутамина и аспарагина, а также восстановительное аминирование α-кетокислот (см. реакции биосинтеза аминокислот).

У человека, а также всех млекопитающих, амфибий и ряда других животных основным механизмом обезвреживания аммиака является биосинтез мочевины. Мочевина выводится с мочой в качестве главного конечного продукта белкового, азотного обмена.

Обезвреживание образующегося при дезаминировании аминокислот аммиака в виде мочевины свойственно не только животным, но также и различным представителям растительного мира. Исследования показали, что мочевина в растениях играет роль, аналогичную аспарагину и глутамину, т.е. является источником азота для построения белков в случае, если в растении появляется достаточное количество углеводов. Использование мочевины растениями и микроорганизмами для целей синтеза осуществляется благодаря наличию в них чрезвычайно активной уреазы, гидролизующей мочевину с образованием аммиака и угольной кислоты.

Механизм образования мочевины получил название орнитинового цикла мочевинообразования Кребса.

5.4 Орнитиновый цикл мочевинообразования

Мочевина в организме синтезируется из NН3 и СО2. Поступление СО2 и АТФ, необходимых для образования мочевины, обеспечивается работой цикла ди- и трикарбоновых кислот

36

У животных организмов процесс мочевинообразования протекает в печени. На первом этапе синтезируется макроэргическое соединение карбамоилфосфат – метаболически активная форма аммиака:

Затем карбамоилфосфат конденсируется с орнитином, образуя цитрул-

лин:

В следующей реакции цитруллин конденсируется с аспарагиновой кислотой – вторым источником азота в цикле мочевины – с образованием аргининсукцината:

Аргининсукцинат затем расщепляется на аргинин и фумаровую кислоту:

37

Аргининсукцинат

Завершающей стадией синтеза мочевины является гидролиз аргинина:

Реакции орнитинового цикла до стадии образования цитрулина проис-хо- дят в митохондриях, а последующие стадии – в цитозоле.

Суммарное уравнение биосинтеза мочевины:

СО2 + NH3 + Аспартат + 3АТФ + 2Н2О → СО(NH2)2 + фумарат + 2(АДФ +Н3РО4) + АМФ + Н4Р2О7

Таким образом, в молекуле мочевины одна группа NH2 образуется за счет NH3, полученного при распаде аминокислот, вторая – за счет NH2-группы аспарагиновой кислоты. Таким путем NH2-группа любой аминокислоты может включаться в мочевину.

Для пополнения аспарагиновой кислоты фумарат вступает в цикл Кребса и под действием фермента фумаразы присоединяет воду, образуя яблочную кислоту. При участии малатдегидрогеназы яблочная кислота окисляется в оксалоацетат, последний – в реакции трансаминирования с глутаминовой кислотой вновь образует аспарагиновую кислоту.

38