Внутриклеточный обмен аминокислот

α

декарбокси-лирование

NH₂ – CH – COOH

• переаминирование

• дезаминирование

синтез белка

|

специфические превращения

R

При дезаминировании образуется токсичный для организма аммиак.

При декарбоксилировании – образование биологически активных аминов.

Превращения по радикалу – продукты реакций используются:

● синтез углеводов (глюконеогенез)

• синтез липидов (клеток тел);

• окисление в ЦТК (СО₂, Н₂О) с образованием энергии ≈ 15% энергии

Катаболизм большинства аминокислот начинается с отщепления α-аминогруппы

2 механизма: - дезаминирование и - трансаминирование (переаминирование).

Дезаминирование

Дезаминирование – отщепление α-аминогруппы от аминокислоты с образо­ванием безазотистого остатка и аммиака.

Безазотистые остатки (кето-, окси- и непредельные кислоты) используются для образования аминокислот, глюконеогенеза, кетогенеза, в общем пути катаболизма (восполнение метаболитов и окисление их до СО₂ и Н₂О с образованием энергии).

Аммиак токсичен для организма, поэтому существуют системы его нейтрализации.

Пути утилизации аммиака: ● синтез мочевины

• синтез солей аммония

• синтез амидов

• синтез пуринов и пиримидинов

• синтез креатина

Типы дезаминирования, существующие в природе:

1. восстановительное – присоединяются Н⁺ с образованием жирных кислот и NH₃ (характерно для микрофлоры и растений)

N H₂–CH–COOH CH₂–COOH

| + 2 Н⁺ | + NH₃

СН₂ СН₂

| |

R R (на β-окисление жирных кислот)

2. гидролитическое – присоединяется гидроксил с образованием гидроксикислот (характерно для микрофлоры и растений).

N H₂–CH–COOH HO–CH–COOH

| + НОН | + NH₃

СН₂ СН₂

| |

R R

3. внутримолекулярное – с образованием ненасыщенных жирных кислот (характерно для микрофлоры, животных и растений)

N H₂–CH–COOH CH–COOH

| || + NH₃

СН₂ СН

| |

R R

4. окислительное – при участии О₂ в печени и почках с образованием кетокислот (характерно для человека и животных).

В целом у человека дезаминирование может быть:

1. окислительное;

2. неокислительное (до кето-кислот);

3. непрямое (трансдезаминирование) – основное!

1. Окислительное.

В печени и почках млекопитающих есть оксидазы L- и D-аминокислот. Они явля­ются флавопротеинами, их кофакторы: ФМН – для L-форм, ФАД – для D-форм.

Реакции окислительного дезаминирования в организме практического значения не имеют, так как оксидазы L-аминокислот активны при рН=10, а в обычных условиях их активность очень низка и реакции протекают слишком медленно. ФМН забирает Н⁺ и восстанавливает О₂ до Н₂О₂, которую разрушает каталаза.

N H₂–CH–COOH оксидаза, ФМН HN=C–COOH спонтанно О=CH–COOH

| + О₂ | +Н₂О₂ +Н₂О | + NH₃

R R иминокислота R α-кетокислота

неустойчива

2 Н₂О₂ каталаза 2 Н₂О + О₂

D-аминокислот практически нет в организме человека, поэтому биологическое значение оксидазы D-аминокислот, работающей при рН=7, остаётся неясным.

2. Неокислительным путём дезаминируются 3 аминокислоты – сер, тре, гис:

СН₂ОН – Н₂О СН₂ СН₃ + Н₂О СН₃

| || | |

СН – NH₂ серин- C – NH₂ C = NH C = O + NH₃

| дегид- | | |

COOH ратаза COOH COOH COOH

серин енольное производное иминокислота пируват

3. Непрямому (или трансдезаминированию) подвергаются остальные аминокислоты. Ключевой фермент – глутаматдегидрогеназа (ГДГ), катализирует окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты . Активность этого фермента в тканях очень высока:

НАД→НАДН +Н⁺ + Н₂О

N H₂–CH–COOH HN=C–COOH О=C–COOH

| ГДГ | | + NH₃

(СН₂)₂ (СН₂)₂ (СН₂)₂

| | |

СООН COOH COOH

глутамат иминоглутаровая кислота α–КГ

Остальные аминокислоты на первом этапе вступают в реакцию трансамини­рования с α-кетоглютаровой кислотой с образованием глутаминовой кислоты, которая опять подвергается окислительному дезаминированию с ГДГ.

N H₂–CH–COOH α-KГ НАДН +Н⁺

| NH₃ – на синтез мочевины

R (α-аминоK) АТ (В₆) ГДГ

O=C–COOH

| ГЛУ НАД

R (α-кетоK) I стадия II стадия