Декарбоксилирование биогенные амины аминокислоты

Важная и проверенная информация на тему: "декарбоксилирование биогенные амины аминокислоты" от профессионалов для спортсменов и новичков.

Декарбоксилирование аминокислот. Структура биогенных аминов (гистамин, серотонин, γ-аминомасляная кислота, катехоламины). Функции биогенных аминов

Процесс отщепления карбоксильной группы аминокислот в виде СО2 получил название декарбоксилирования. В живых организмах открыты 4 типа декарбоксилирования аминокислот:

1. α-Декарбоксилирование, характерное для тканей животных, при котором от аминокислот отщепляется карбоксильная группа, стоящая по соседству с α-углеродным атомом. Продуктами реакции являются СО2 и биогенные амины:

2. ω-Декарбоксилирование, свойственное микроорганизмам. Например, из аспарагиновой кислоты этим путем образуется α-аланин:

3. Декарбоксилирование, связанное с реакцией трансаминирования:

В этой реакции образуются альдегид и новая аминокислота, соответствующая исходной кетокислоте.

4. Декарбоксилирование, связанное с реакцией конденсации двух молекул:

Эта реакция в тканях животных осуществляется при синтезе δ-амино-левулиновой кислоты из глицина и сукцинил-КоА и при синтезе сфинголипидов, а также у растений при синтезе биотина.

Реакции декарбоксилирования в отличие от других процессов промежуточного обмена аминокислот являются необратимыми. Они катализируются специфическими ферментами – декарбоксилазами аминокислот, отличающимися от декарбоксилаз α-кетокислот как белковым компонентом, так и природой кофермента. Декарбоксилазы аминокислот состоят из белковой части, обеспечивающей специфичность действия, и простетической группы, представленной пиридоксальфосфатом (ПФ), как и у трансаминаз. Некоторые аминокислоты и их производные могут подвергаться декарбоксилированию — отщеплению карбоксильной группы. В тканях млекопитающих декарбоксилированию может подвергаться целый ряд аминокислот или их производных: Три, Тир, Вал, Гис, Глу, Цис, Apr, Орнитин, SAM, ДОФА, 5-окситриптофан и др. Продуктами реакции являются СО2 и амины, которые оказывают выраженное биологическое действие на организм (биогенные амины):

Реакции декарбоксилирования необратимы и катализируются ферментами декарбоксилазами. Простетическая группа декарбоксилаз в клетках животных — пиридоксальфосфат. Амины, образовавшиеся при декарбоксилировании аминокислот, часто являются биологически активными веществами. Они выполняют функцию нейромедиаторов (серотонин, дофамин, ГАМК и др.), гормонов (норадреналин, адреналин), регуляторных факторов местного действия (гистамин, карнозин, спермин и др.)

Серотонин — нейромедиатор проводящих путей. Образуется в надпочечниках и ЦНС из аминокислоты 5-гидрокситриптофана в результате действия декарбоксилазы ароматических аминокислот. Этот фермент обладает широкой специфичностью и способен также декарбоксилировать триптофан и ДОФА, образующийся из тирозина. 5-Гидрокситриптофан синтезируется из триптофана под действием фенилаланингидроксилазы с коферментом Н4БП (этот фермент обладает специфичностью к ароматическим аминокислотам и гидроксидирует также фенилаланин) Серотонин может превращаться в гормон мелатонин, регулирующий суточные и сезонные изменения метаболизма организма и участвующий в регуляции репродуктивной функции.

Серотонин — биологически активное вещество широкого спектра действия. Он стимулирует сокращение гладкой мускулатуры, оказывает сосудосуживающий эффект, регулирует АД, температуру тела, дыхание, обладает антидепрессантным действием. По некоторым данным он может принимать участие в аллергических реакциях, поскольку в небольших количествах синтезируется в тучных клетках.

Гистамин образуется путем декарбоксилирования гистидина в тучных клетках соединительной ткани

Гистамин образует комплекс с белками и сохраняется в секреторных гранулах тучных клеток. Секретируется в кровь при повреждении ткани (удар, ожог, воздействие эндо- и экзогенных веществ), развитии иммунных и аллергических реакций. Гистамин выполняет в организме человека следующие функции:

  • стимулирует секрецию желудочного сока, слюны (т.е. играет роль пищеварительного гормона);
  • повышает проницаемость капилляров, вызывает отёки, снижает АД (но увеличивает внутричерепное давление, вызывает головную боль);
  • сокращает гладкую мускулатуру лёгких, вызывает удушье;
  • участвует в формировании воспалительной реакции — вызывает расширение сосудов, покраснение кожи, отёчность ткани;
  • вызывает аллергическую реакцию;
  • выполняет роль нейромедиатора;
  • является медиатором боли.

В клинической практике широко используется, кроме того, продукт α-декарбоксилирования глутаминовой кислоты – γ-аминомаслянаякислота (ГАМК). Фермент, катализирующий эту реакцию (глутаматдекарбокси-лаза), является высокоспецифичным.

Интерес к ГАМК объясняется ее тормозящим действием на деятельность ЦНС. Больше всего ГАМК и глутаматдекарбоксилазы обнаружено в сером веществе коры большого мозга, в то время как белое вещество мозга и периферическая нервная система их почти не содержат. Введение ГАМК в организм вызывает разлитой тормозной процесс в коре (центральное торможение) и у животных приводит к утрате условных рефлексов. ГАМК используется в клинике как лекарственное средство при некоторых заболеваниях ЦНС, связанных с резким возбуждением коры большого мозга. Так, при эпилепсии хороший эффект (резкое сокращение частоты эпилептических припадков) дает введение глутаминовой кислоты. Как оказалось, лечебный эффект обусловлен не самой глутаминовой кислотой, а продуктом ее декарбоксилирования – ГАМК.

Декарбоксилирование аминокислот. биогенные амины

Декарбоксилирование аминокислот – ферментативный процесс высвобождения СО2 из СООН — групп аминокислот с образованием аминов.

Наиболее активно в процесс деркарбоксилирования включаются аминокислоты гистидин, тирозин, глютамат, триптофан. Образующиеся амины называются биогенными аминами, поскольку они, как правило, обладают широким спектром физиологических эффектов, влияют на тонус сосудов, являются нейромедиаторами, участвуют в воспалительных реакциях. К основным биогенным аминам относятся гистамин, серотонин, катехоламины, гамма-аминомасляная кислота, полиамины.

Гистамин образуется при декарбоксилировании аминокислоты гистидина. Он синтезируется в тучных клетках, накапливается в секреторных гранулах, выделяется при раздражении клеток.

Гистамин оказывает разнообразные биологические эффекты: вызывает расширение сосудов, снижает артериальное давление, увеличивает тканевую проницаемость, вызывает местный отёк, стимулирует желудочную секрецию, обладает бронхоспатическим эффектом. В высокой концентрации он является медиатором воспалительных и аллергических реакций.

Серотонин образуется при декарбоксилировании гидрокситриптофана. Он синтезируется в хромаффиннных клетках, в некоторых ядрах подкорковых структур, в тромбоцитах.

Читайте так же:  Л карнитин при тренировках

Эффекты серотонина: вызывает спазм сосудов, повышение артериального давления, стимулирует перистальтику кишечника, участвует в терморегуляции, в механизмах сна, памяти, является источником для синтеза гормона мелатонина, влияет на эмоциональные реакции человека.

Катехоламины (дофамин, адреналин, норадреналин) синтезируются из аминокислоты тирозина.

Дофамин – возбуждающий медиатор, при его дефиците развивается болезнь Паркинсона (адинамия, ригидность, тремор). Адреналин вызывает спазм сосудов, повышают артериальное давление, стимулирует работу сердца, является гормоном.

Норадреналин в основном выполняет нейромедиаторные функции.

Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) образуется при декарбоксилировании глютаминовой кислоты, является тормозным медиатором, улучшает кровоснабжение головного мозга, активирует окислительные процессы в нём.

Полиамины (спермин, спермидин) синтезируются из орнитина и метионина, участвуют в регуляции процессов трансляции, транскрипции, репликации.

Так как биогенные амины очень активны, они быстро инактивируются в тканях. Распад биогенных аминов осуществляется несколькими способами: окисление, метилирование, дезаминирование. Основным способом инактивации биогенных аминов является окислительное дезаминирование под действием ферментов аминооксидаз (моноаминооксидаз, полиаминооксидаз).

Ингибиторы МАО применяются в качестве терапевтических средств.

Дополнительные материалы:

ОБМЕН БЕЛКОВ — часть 5

Похожие статьи:

Образуются при декарбоксилирование аминокислот ферментами декорбаксилазами. К биогенным аминам относят дофамин,норадреналин,адреналин( синтезируются…

Некоторые аминокислоты и их производные могут подвергаться декарбоксилированию — отщеплению ос-карбоксильной группы. В тканях млекопитающих…

Поступив через воротную вену в печень, аминокислоты прежде всего подвергаются ряду превращений; друга часть разносится кровью по всему организму и…

Декарбоксилирование биогенные амины аминокислоты

Процесс отщепления карбоксильной группы аминокислот в виде СO2 получил название декарбоксилирования. Несмотря на ограниченный круг субстратов (аминокислот и их производных), подвергающихся декарбоксилированию в животных тканях, образующиеся продукты реакции (названные биогенными аминами) обладают сильным фармакологическим действием на множество физиологических функций человека и животных. В животных тканях показано декарбоксилирование следующих аминокислот и их производных: тирозина, триптофана, 5-окситриптофана, валина, серина, гистидина, глутаминовой и γ-оксиглутаминовой кислот, 3, 4-диоксифенилаланина, цистеина и цистеин-сульфиновой кислоты, аргинина, орнитина, S-аденозилметионина и α-аминомалоновой кислоты. Помимо этого, у микроорганизмов и растений открыто декарбоксилирование этих и ряда других аминокислот. Сведения о декарбоксилировании аминокислот в живых организмах суммированы в табл. 39 [показать] .

Общая схема процесса декарбоксилирования аминокислот может быть представлена в следующем виде:

В живых организмах открыто четыре типа декарбоксилирования аминокислот.

    α-Декарбоксилирование, характерное для большинства природных аминокислот и их производных, при котором отщепляется карбоксильная группа, стоящая по соседству с α-углеродным атомом. Продуктами реакции являются СО2 и биогенные амины:

R-CH(NH2)-COOH —> R-CH2-NH2 + CO2
ω-Декарбоксилированне, характерное для микроорганизмов. Например, из аспарагиновой кислоты этим путем образуется α-аланин:

НООС-СН2-CH(NH2)-СООН —> СН3-CH(NH2)-СООН + СО2
Декарбоксилирование, связанное с реакцией трансаминирования:

В этой реакции образуются альдегид и новая аминокислота, соответствующая исходной кетокислоте.
Декарбоксилирование, связанное с реакцией конденсации двух молекул:

Эта реакция в тканях животных осуществляется при синтезе δ-аминолевулиновой кислоты из глицина и сукцинил-КоА (см. Синтез гемоглобина) и при синтезе 3-кетосфинганина (сфинголипидов), а также у растений при синтезе биотина.

Помимо этих реакций, у Peptococcus glycinophilus открыта еще одна реакция декарбоксилирования, сопряженная с генерацией энергии (синтезом АТФ). Этот анаэробный организм утилизирует глицин в качестве единственного источника углерода, превращая его в ацетат:

В этом уравнении реакции участвует множество ферментов, а также тетрагидрофолиевая кислота (ТГФ); первая часть уравнения включает декарбоксилирование одной молекулы глицина:

Эта последняя реакция также катализируется комплексом ферментов, одним из которых является пиридоксальфосфатзависимая глициндекарбоксилаза. Аналогичный путь катаболизма глицина доказан (без генерации энергии) в митохондриях печени крыс; таким образом, открыт еще один путь образования одноуглеродных фрагментов, используемых организмом для множества синтетических реакций.

Реакции декарбоксилирования в отличие от других процессов промежуточного обмена аминокислот являются необратимыми. Они катализируются специфическими ферментами — декарбоксилазами аминокислот, отличающимися от декарбоксилаз α-кетокислот как по белковому компоненту, так и по природе кофермента. Декарбоксилазы аминокислот состоят из белковой части, обеспечивающей специфичность действия, и простетической группы, представленной пиридоксальфосфатом, как и у трансаминаз.

Таким образом, в двух совершенно различных процессах аминокислот участвует один и тот же кофермент- пиридоксальфосфат. Исключение составляют две декарбоксилазы — гистидиндекарбоксилаза Micrococcus и Lactobacillus и S-аденозилметиониндекарбоксилаза Е. coli, содержащие вместо пиридоксальфосфата остаток пировиноградной кислоты (С. Р. Мардашев, Снелл). Соответствующие декарбоксилазы животных тканей содержат пиридоксальфосфат.

Механизм реакции декарбоксилирования аминокислот в соответствии с общей теорией пиридоксалевого катализа сводится к образованию пиридоксальфосфат-субстратного комплекса в активном центре фермента (представленного, как и в реакциях трансаминирования, шиффовым основанием пиридоксальфосфата и аминокислоты, см. формулу).

Образование подобного комплекса в сочетании с некоторым оттягиванием электронов белковой частью молекулы декарбоксилазы сопровождается лабилизацией связей «а», «б» и «в», благодаря которой аминокислота приобретает способность к различного рода превращениям (декарбоксилирование, трансаминирование, дегидратация и т. д.).

[3]

Ниже будут представлены отдельные примеры декарбоксилирования аминокислот (и соответствующих декарбоксилаз), в частности тех аминокислот, продукты реакции которых обладают мощным фармакологическим действием. Одним из хорошо изученных ферментов является декарбоксилаза ароматических аминокислот, не обладающая строгой субстратной специфичностью и катализирующая декарбоксилирование L-изомеров триптофана, 5-гидрокситриптофана и 3,4-диоксифенилаланина (ДОФА); продуктами реакций, помимо СO2, являются соответственно триптамин, серотонин и диоксифенилэтиламин (дофамин):

Декарбоксилаза ароматических аминокислот получена в чистом виде (мол. м. 112 000); кофермент-пиридоксальфосфат. В больших количествах она содержится в надпочечниках и ЦНС. Она играет важную роль в регуляции синтеза биогенных аминов. Образующийся из триптофана под действием этого фермента продукт — триптамин — наделен сосудосуживающим действием.

Читайте так же:  Как правильно пить аргинин

Другим, более изученным, биогенным амином, образующимся из 5-гидрокситриптофана, является 5-гидрокситриптамин, или серотонин. Помимо сосудосуживающего действия, серотонин участвует в центральной регуляции артериального давления, температуры тела, дыхания и почечной фильтрации. Он является медиатором нервных процессов в ЦНС. Некоторые авторы считают серотонин причастным к развитию аллергии, демпинг-синдрома, токсикоза беременности, карциноидного синдрома и геморрагических диатезов.

Относительно третьего продукта декарбоксилазной реакции — дофамина — следует прежде всего указать на ферментные системы и промежуточные продукты, ведущие к его образованию. Это важно, так как дофамин является предшественником катехоламинов (норадреналина и адреналина). Источником ДОФА в организме является тирозин, который под действием специфической гидроксилазы превращается в 3,4-диоксифенилаланин. Тирозингидроксилаза открыта в надпочечниках, в ткани мозга и периферической нервной системы. Простетической группой тирозингидроксилазы, как и дофамингидроксилазы (последняя катализирует превращение дофамина в норадреналин) является тетрагидробиоптерин (рис.)

Физиологическая роль тирозингидроксилазы чрезвычайно высока, поскольку катализируемая этим ферментом реакция определяет скорость биосинтеза дофамина и катехоламинов, регулирующих в известной степени деятельность сердечно-сосудистой системы. В медицинской практике широко используются, кроме того, ингибиторы декарбоксилазы ароматических аминокислот, в частности α-метилдофа (альдомет), введение которого способствует снижению кровяного давления.

В животных тканях с высокой скоростью протекает реакция декарбоксилирования гистидина, катализируемая специфической гистидиндекарбоксилазой (рис.).

Продукт реакции — гистамин — обладает широким спектром биологического действия. По сосудорасширяющему эффекту на кровеносные сосуды он резко отличается от других биогенных аминов, оказывающих сосудосуживающее действие. Много гистамина образуется в области воспаления, что имеет определенный биологический смысл. Вызывая расширение сосудов в очаге воспаления, гистамин тем самым ускоряет приток лейкоцитов, способствуя борьбе защитных сил организма с инфекцией. Гистамин, кроме того, участвует в секреции НС1 в желудке, что широко используется в клинике при изучении секреторной деятельности желудка (гистаминовая проба). Он имеет прямое отношение к явлениям сенсибилизации и десенсибилизации. При повышенной чувствительности к гистамину в клинике используются антигистаминные препараты (санорин, димедрол и др.), оказывающие влияние на рецепторы сосудов. Гистамину приписывают, кроме того, роль медиатора боли. Болевой синдром, несомненно, является весьма сложным процессом, детали которого пока не выяснены, но участие в нем гистамина не подлежит сомнению.

В клинике широко используются, кроме того, продукт α-декарбоксилирования глутаминовой кислоты — γ-аминомасляная кислота (ГАМК). Фермент, катализирующий эту реакцию (глутаматдекарбоксилаза), является высокоспецифичным:

[2]

Интерес к γ-аминомасляной кислоте связан с ее тормозящим действием на деятельность ЦНС. Больше всего γ-аминомасляной кислоты и глутаматдекарбоксилазы обнаружено в сером веществе коры головного мозга, в тo время как белое вещество мозга и периферическая нервная система их почти не содержат. Введение γ-аминомасляной кислоты вызывает разлитой тормозной процесс в коре (центральное торможение) и у животных приводит к утрате условных рефлексов. γ-Аминомасляная кислота используется в клинике при лечении некоторых заболеваний ЦНС, связанных с резким возбуждением коры головного мозга. Так, в практике лечения эпилепсии хороший эффект (резкое сокращение частоты эпилептических припадков) давало введение глутаминовой кислоты. Как оказалось, лечебный эффект был обусловлен не глутаминовой кислотой, а продуктом ее декарбоксилирования γ-аминомаслянной кислотой.

В животных тканях с высокой скоростью декарбоксилируются также два производных цистеина — цистеиновая и цистеинсульфиновая кислоты; в процессе этих специфических ферментативных реакций образуется таурин, который используется в организме для синтеза парных желчных кислот (см. Обмен липидов).

Следует указать еще на два недавно открытых в тканях животных фермента, катализирующих декарбоксилирование орнитина и S-аденозилметионина с образованием путресцина и S-метиладенозилгомоцистеамина:

Значение этих реакций, катализирующихся специфическими орнитиндекарбоксилазой и S-аденозилметиониндекарбоксилазой тканей животных, огромно, если учесть, что путресцин и аминопропильная часть S-метиладенозилгомоцистеамина используются для синтеза полиаминов — спермидина и спермина:

Полиамины, к которым относят также путресцин, оказались необходимыми для регуляции биосинтеза внутриклеточных полимерных молекул (нуклеиновых кислот и белков), хотя конкретная их роль в этом процессе не всегда ясна.

Таким образом, биогенные амины являются сильными фармакологически активными веществами, оказывающими разносторонее влияние на физиологические функции организма. Некоторые биогенные амины нашли широкое применение в качестве лекарственных средств.

Декарбоксилирование аминокислот

Отщепление карбоксильной группы аминокислот в виде СО2 катализиpуется де­каpбоксилазами, кофактоpом котоpых является пиpидоксальфосфат. Декарбоксилирование широко представлено в живой природе.Среди различных типов декарбоксилирования аминокислот для организма человека и животных наибольшее значение имеет α-декарбоксилирование, т.е. отщепление карбоксильной группы при α-углеродном атоме. В результате декарбоксилирования образуются биогенные амины. Специфичность феpмента зависит от апофеpмента.

Биогенные амины обладают pазнообpазной биологической и фаpмакологичес­кой активностью.

1. Не обладающая стpогой субстpатной специфичностью декаpбоксилаза аpомати­ческих аминокислот катализиpует декаpбоксилиpование L-изомеpов тpиптофана, 5-гидрокситpиптофана и 3,4-диоксифенилаланина. 5-Гидрокситриптамин, или серотонин обладает сосудосуживающим действием, pегулиpует pяд центpальных вегетативных функций (тем­пеpатуpа тела, аpтеpиальное давление, дыхание), является медиатоpом ЦНС (часто тоpмозного типа), повышает неспецифическую pезистентность оpганизма. Накопление серотонина в центральной нервной системе обеспечивает зимнюю спячку ряда животных и определяет биохимический фон резистентности организма при беременности.

2. Синтез катехоламинов (дофамина, норадреналина и адреналина)

Дофамин является предшественником медиатоpа симпатической неpвной системы ноpадpеналина и гоpмона мозгового вещества надпочечников — адpеналина, т.е. катехоламинов, обеспечивающих pегуляцию функций сеpдечнососудистой системы, быстpую pеакцию метаболизма на действие стpессоpных агентов. При недостатке дофамина в центральной нервной системе нарушается координация движений.

3. Гистамин образуется из гистидина в коже, слизистых и некотоpых дpугих тканях под действием гистидиндекарбоксилазы.

Гистамин – единственный биогенный амин, котоpый в физиологических концентpациях pасшиpяет кpовеносные сосуды, обладает пpовоспали­тельным действием, стимулиpует секpецию НС1 в желудке, участвует в иммунологических pеакциях, является медиатоpом боли.

Читайте так же:  Лучшие жиросжигатели для женщин 2019

4. Высокоспецифичная глутаматдекаpбоксилаза катализиpует обpазование g-аминомасляной кислоты (ГАМК) из глутаминовой кислоты в сеpом веществе коpы головного мозга. ГАМК является медиатором, вызывающим торможение ЦНС.

Видео (кликните для воспроизведения).

5. Орнитиндекарбоксилаза катализирует декарбоксидирование орнитина с образованием путресцина: орнитин ®1,4-тетраметилдиамин (путресцин) ® спермидин ® спермин. Полиамины (спеpмидин и спеpмин), а также путpесцин участвуют в пpолифеpации клеток на уpовне pегуляции синтеза полимеpных молекул (нуклеиновые кислоты, белки).

Обезвреживание биогенных аминов необходимо, поскольку в высоких дозах большинство из них обладают токсичным действием. Поэтому в тканях имеются феpментативные системы их обезвpежи­вания путем окислительного дезаминиpования с обpазованием альдегидов и аммиака.

Выделяют ФАД-содеpжащие аминооксидазы, или моноаминооксидазы — МАО и медьсодеpжащие аминооксидазы, или диаминооксидазы — ДАО. Дезаминиpование тиpамина, ноpадpеналина, адpена­лина, алифатических моноаминов катализиpуют МАО; окисление гистамина и алифатических диаминов с коpоткой цепью углеpодных атомов (путpесцин, кадавеpин) катализиpуют ДАО.

Дата добавления: 2015-06-12 ; просмотров: 2678 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Декарбоксилирование аминокислот, образование биогенных аминов, их роль в обмене веществ и регуляции физиологических функций.

По мере функционирования клеток многие белки становятся непригодными для осуществления своих функций и подвергаются под влиянием клеточных эндо- и экзопептидаз распаду до аминокислот, которые при избыточном содержании в тканях могут подвергнуться распаду. Распад осуществляется в нескольких направлениях в митохондриях. Небольшая часть аминокислот в клет­ках животного организма декарбоксилируется, в резуль­тате из них образуются так называемые биогенные амины, которые в определенных тканях и органах оказывают выра­женное физиологическое действие. Биогенные амины образуются в небольшом количестве. Действие их мощное, но скоропроходящее, т.к. они быстро разрушаются. Разрушение биогенных аминов происходит под влиянием ДАО или МАО с образованием альдегидов, аммиака и перекиси водорода.

Легче и чаще всего декарбоксилируются циклические (тирозин, триптофан, гистидин) и дикарбоновые (глутаминовая и аспарагиновая) кислоты. В частности из тирозина образуются тирамин, дофамин, норадреналин; из триптофана — триптамин. Кро­ме того, триптофан может служить источником образования серотонина — 5-гидрокситриптамина, образующегося при декарбоксилировании 5-гидрокситриптофана, последний в свою очередь образу­ется при гидроксилировании триптофана.

Серотонин содержится в тромбоцитах, много его в мозге и слизистой кишечника (90—95%), где он был впервые обна­ружен. Серотонин обладает сосудосуживающим действием, по­вышает кровяное давление, усиливает перистальтику кишеч­ника, играет большую роль в процессах нервной деятельности (малые количества подавляют, большие — стимулируют нервную деятельность. Нарушения обмена серотонина способствует развитию психических заболеваний (мании, фобии, депрессии). Серотонин стимулирует коллагеногенезВозникновение психических рас­стройств (мании преследования, фобии) многие связывают с нарушением обмена серотонина. При действии серотонина на головной мозг снижается потребление мозгом глюкозы, по­глощение О2, лактата и неорганических фосфатов.

Гистамин образуется из гистидина. Содержится в больших количествах в стенке желудка. Накапливается при травмах, аллергических реакциях, способствует образованию НСI желудочного сока, резко расширяет сосуды и увеличивает проницаемость сосудов, участвует в патогенезе аллергических, воспалительных процессов, вызывает спазм бронхов и падение давления (расширение сосудов), отек мозга и легких (усиление проницаемости сосудов).

ГАМК образуется из глутаминовой кислоты, нейромедиатор, является медиатором торможения, улучшает кровоснабжение головного мозга, утилизацию глюкозы мозгом, улучшает память.

b-аланин образуется из аспарагиновой кислоты, входит в состав НSКоА, ансерина и карнозина, пантотеновой кислоты.

Нейромедиаторы живут недолго

Существуют два способа инактивация биогенных аминов — дезаминирование и метилирование.

Дезаминирование протекает с образованием свободного аммиака и с участием ФАД. Катализирует реакцию моноаминоксидаза, она обнаружена во многих тканях, но наиболее активна в печени, желудке, почках, кишечнике, нервной ткани.

Реакция с участием моноаминоксидазы

Обезвреживание биогенных аминов
на примере γ-аминомасляной кислоты (ГАМК)

Метилирование биогенного амина происходит при наличии у него гидроксильной группы (дофамин, серотонин). В реакции принимает участие активная форма метионина – S-аденозилметионин (SAM), образуется метилированная форма амина и S-аденозилгомоцистеин (SАГ).

Декарбоксилирование аминокислот. Биогенные амины

Декарбоксилирование аминокислот – ферментативный процесс высвобождения СО2 из СООН — групп аминокислот с образованием аминов.

Наиболее активно в процесс деркарбоксилирования включаются аминокислоты гистидин, тирозин, глютамат, триптофан. Образующиеся амины называются биогенными аминами, поскольку они, как правило, обладают широким спектром физиологических эффектов, влияют на тонус сосудов, являются нейромедиаторами, участвуют в воспалительных реакциях. К основным биогенным аминам относятся гистамин, серотонин, катехоламины, гамма — аминомасляная кислота, полиамины.

Гистамин

образуется при декарбоксилировании аминокислоты гистидина. Он синтезируется в тучных клетках, накапливается в секреторных гранулах, выделяется при раздражении клеток.

Гистамин оказывает разнообразные биологические эффекты: вызывает расширение сосудов, снижает артериальное давление, увеличивает тканевую проницаемость, вызывает местный отёк, стимулирует желудочную секрецию, обладает бронхоспатическим эффектом. В высокой концентрации он является медиатором воспалительных и аллергических реакций.

Серотонин

образуется при декарбоксилировании гидрокситриптофана. Он синтезируется в хромаффиннных клетках кишечника, в некоторых ядрах подкорковых структур, в тромбоцитах.

Эффекты серотонина: вызывает спазм сосудов, повышение артериального давления, стимулирует перистальтику кишечника, участвует в терморегуляции, в механизмах сна, памяти, является источником для синтеза гормона мелатонина, влияет на эмоциональные реакции человека.

Катехоламины

(дофамин, адреналин, норадреналин) синтезируются из аминокислоты тирозина.

Дофамин – возбуждающий медиатор, при его дефиците развивается болезнь Паркинсона (адинамия, ригидность, тремор). Адреналин вызывает спазм сосудов, повышают артериальное давление, стимулирует работу сердца, является гормоном.

Норадреналин в основном выполняет нейромедиаторные функции.

Гамма — аминомасляная кислота (ГАМК)

образуется при декарбоксилировании глютаминовой кислоты, является тормозным медиатором, улучшает кровоснабжение головного мозга, активирует окислительные процессы в нём.

Полиамины (спермин, спермидин)

синтезируются из орнитина и метионина, участвуют в регуляции процессов трансляции, транскрипции, репликации.

Читайте так же:  Креатин в крови повышена

Так как биогенные амины очень активны, они быстро инактивируются в тканях. Распад биогенных аминов осуществляется несколькими способами: окисление, метилирование, дезаминирование. Основным способом инактивации биогенных аминов является окислительное дезаминирование под действием ферментов аминооксидаз (моноаминооксидаз, полиаминооксидаз).

Ингибиторы МАО применяются в качестве терапевтических средств.

Образование и обезвреживание аммиака в организме

Аммиак образуется в результате дезаминирования таких веществ как аминокислоты, амины, пуриновые и пиримидиновые нуклеотиды.

Аммиак чрезвычайно токсичное вещество. Токсичность аммиака объясняется многими его эффектами, главным среди которых является связывание альфа-кетокислот и блокирование включения их в цикл Кребса, что нарушает энергетический обмен в тканях. Аммиак может нарушать обмен глютамата и глютамина в ткани мозга, вызывать повышение концентрация глютамата до токсичных концентраций. Кроме того, аммиак вызывает защелачивание в тканях и нарушает транспорт ионов Na + и Са 2+ . В связи с этим концентрация аммиака в тканях и в крови поддерживается на очень низком уровне. В плазме крови она составляет 20-80 мкмоль/л. Такая низкая концентрация обеспечивается наличием в организме различных путей связывания (обезвреживания) аммиака. Эти способы можно разделить следующим образом:

Ø временные пути (протекают в тканях):

· восстановительное аминирование альфа-кетокислот;

Ø образование конечных продуктов азотистого обмена:

Декарбоксилирование аминокислот. Биогенные амины, их физиологическое значение. Инактивация биогенных аминов. Нарушения обмена биогенных аминов при патологических состояниях.

Одним из путей превращения аминокислот в клетках различных органов и тканей является их декарбоксилирование. Известно несколько вариантов декарбоксилирования, встречающихся на разных уровнях организации живых систем. У человека работают два основных варианта декарбоксилирования: альфа-декарбоксилирование аминокислот и декарбоксилирование, связанное с конденсацией двух молекул, одной из которых является аминокислота. Последний вариант декарбоксилирования встречается, например, на одном из этапов синтеза гема.

Отщепление CO2 от аминокислот катализируются ферментами декарбоксилазами, простетическими группами которых является фосфопиридоксаль. В условиях клеток эти реакции необратимы. Декарбоксилированию подвергаются далеко не все аминокислоты, а лишь те из них, при декарбоксилировании которых образуются биологически активные соединения, выполняющие в организме функции или биорегуляторов, или нейромедиаторов. Вся эта группа соединений получила название — биогенные амины.

Общим путем инактивации биогенных аминов является их окислительное дезаминирование с участием ферментов моноаминоксидаз или диаминоксидаз. Образующийся альдегид окисляется до соответствующей кислоты, а перекись водорода разрушается каталазой. Некоторые биогенные амины, например, гистамин могут инактивироваться путем метилирования или ацетилирования.

Например, из аминокислоты гистидина в результате ее декарбоксилирования образуется гистамин:

Гистамин обладает выраженным сосудорасширяющим эффектом, он участвует в развитии воспалительных, в том числе аллергических, реакций. Гистамин стимулирует выделение желудочного сока; в этом качестве он нашел применение в клинической лабораторной диагностике для установления причины нарушения секреции желудочного сока.

Инактивация гистамина идет или за счет его дезаминирования, или путем метилирования c образованием N1-метилгистидина.

Аминокислота триптофан служит предшественником еще одного биологически важного амина — серотонина. Серотонин является нейромедиатором стволовой части мозга. Инактивация серотонина идет или путем его окислительного дезаминирования, или же путем метилирования (ацетилирования) по аминогруппе.

В ходе декарбоксилирования аминокислот орнитина и лизина образуются алифатические диамины путресцин, кадаверин, а в ходе декарбоксилирования S-аденозилметионина образуется S-аденозилгомоцистеамин. Эти соединения используются при синтезе полиаминов спермина и спермидина, которые участвуют в регуляции процессов пролиферации. Алифатические амины инактивируются также путем их окисления под действием соответствующих моноаминоксидаз или диаминоксидаз.

Токсичность аммиака. Пути обезвреживания аммиака в организме. Биосинтез мочевины: последовательность реакций, суммарное уравнение. Нарушение процессов обезвреживания. Гипераммониемии.

В организме человека в результате дезаминирования аминокислот, а также некоторых других соединений, например, биогенных аминов или азотистых оснований некоторых нуклеотидов, ежесуточно образуется 15-17 г аммиака. Кроме того, в качестве продукта жизнедеятельности микробной флоры аммиак постоянно образуется в кишечнике; этот аммиак легко всасываясь, поступает во внутреннюю среду организма. Аммиак представляет собой высоко токсичное соединение, средняя концентрация в крови в норме составляет 0,1-0,2 мг/л или 30-40 мкмоль/л.

[1]

При повышении концентрации аммиака в крови наблюдаются симптомы аммиачного отравления: своеобразный тремор, повышенная раздражительность, нечленораздельная речь, затуманивание зрения, а в тяжелых случаях отравления развивается коматозное состояние и может наступить смерть.

Токсичность аммиака объясняется его способностью связывать в клетках 2-оксоглутарат за счет обратимости действия глутаматдегидрогеназы. В митохондриях клеток резко падает концентрация 2‑оксоглутарата, что приводит к нарушению работы цикла трикарбоновых кислот и развитию тяжелого гипоэнергетического состояния, порой угрожающего жизни.

Печень является основным органом, в котором происходит обезвреживание аммиака. В гепатоцитах до 80-90% образовавшегося аммиака превращается в мочевину — малотоксичное соединение, которое с током крови поступает из печени в почки и выводится с мочой. В норме в сутки с мочой выводится от 20 до 35 г мочевины. Небольшая часть образующегося в организме аммиака — до 1 г в сутки — выводится почками с мочой в виде аммонийных солей.

Аммиак, поступивший в печень или непосредственно образовавшийся в гепатоцитах вступает в цикл мочевинообразования.

Синтез мочевины начинается в митохондриях гепатоцитов с образования карбамоилфосфата. Образовавшийся карбамоилфосфат взаимодействует с орнитином с образованием цитруллина.

Последующие стадии процесса протекают в цитозоле. Вначале цитруллин взаимодействует с аспартатом с образованием аргининосукцината. Эта реакция энергозависима и сопровождается расщеплением АТФ до АМФ и пирофосфата, причем пирофосфат сразу же расщепляется пирофосфатазой на два остатка фосфорной кислоты и реакция становится необратимой — термодинамический контроль направления реакции и процесса в целом.Далее аргининосукцинат расщепляется до аргинина и фумарата. Образовавшаяся в ходе реакции фумаровая кислота может поступать в цикл трикарбоновых кислот и превращаться в ходе его работы в оксалоацетат. Оксалоацетат, в свою очередь, может путем трансаминирования с глутаматом вновь превращаться в аспартат и повторно использоваться в цикле синтеза мочевины.

Читайте так же:  Как правильно пить креатин в порошке

В заключительной реакции цикла идет гидролитическое расщепление аргинина на мочевину и орнитин.

Образовавшийся орнитин может повторно использоваться в цикле, а мочевина из гепатоцитов поступает в кровь и выводится из организма через почки. Суммарное уравнение синтеза мочевины:

СО2 + NH3 +аспартат+3АТФ+3Н2О ––® Мочевина+Фумарат+2АДФ+АМФ+4Р

На синтез одной молекулы мочевины клетка затрачивает 4 макроэргических эквивалента.

Нарушение процессов обезвреживания аммиака приводит к его накоплению в крови — развивается гипераммониемия. Гипераммониемия может быть первичной т.е. обусловлено врожденной недостаточностью одного из ферментов цикла синтеза мочевины.

Для облегчения состояния таких больных следует уменьшить содержание белков в пище до минимально приемлемых количеств, и поступление пищевых белков должно быть разбито на возможно большее количество порций. Этими мероприятиями предотвращается одномоментное поступление больших количеств аминокислот во внутреннюю среду организма, а, следовательно, и накопление аммиака.

Вторичная гипераммониемия встречается при тяжелых поражениях печени, хотя в принципе печень обладает очень большими резервными возможностями в отношении обезвреживания аммиака: сохранение всего 1/6 части неповрежденной печеночной ткани может полностью обеспечить обезвреживание образующегося в организме аммиака.

Патология обмена простых белков и аминокислот: белковая недостаточность, нарушения обмена при недостаточном поступлении витаминов (С, В6, В9 и др). Врожденные нарушения обмена аминокислот, аминоацидурии.

Нарушения обмена простых белков и аминокислот могут быть первичными, т.е. в основе своей иметь генетический дефект, или вторичными (развиваются или в результате какого-либо заболевания, или являются следствием неблагоприятных условий жизни).

Белковая недостаточность может развиваться или вследствие дефицита белка в пищевом рационе, в том числе при недостаточном поступлении с пищей одной или нескольких незаменимых аминокислот, или в результате нарушения усвоения пищевых белков при заболеваниях желудочно-кишечного тракта.

Главными симптомами (признаками) развития этого состояния являются отрицательный азотистый баланс, гипопротеинемия (снижение содержания белков в плазме крови) и развитие отеков. В организме нарушается синтез белков, что приводит к быстрой утомляемости, снижению резистентности организма к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды и другим нежелательным явлениям.

В организме нарушается синтез ферментов, принимающих участие в обмене аминокислот, нарушаются процессы дезаминирования и трансаминирования аминокислот. При выраженной белковой недостаточности, например, при длительном голодании, нарушается выработка пищеварительных ферментов желудочно-кишечного тракта, в том числе и протеиназ. Поэтому такие больные нуждаются в парэнтеральном введении аминокислотных гидролизатов для восстановления синтеза ферментов. Особенно тяжело белковую недостаточность переносят дети: у них развивается тяжелое поражение печени, наблюдается остановка роста, падает сопротивляемость организма к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды.

Белковая недостаточность может развиваться и при тяжелых заболеваниях, поражающих органы пищеварения, например хронических панкреатитах.

Нарушения обмена при витаминной недостаточности . Производные ряда витаминов выступают в качестве кофакторов ферментов, катализирующих реакции обмена тех или иных аминокислот. Естественно, что при недостатке в организме любого из этих витаминов будут наблюдаться нарушения в ходе того или иного обменного процесса.

При недостатке витамина С гидроксилирование остатков пролина нарушается, в результате чего образуются дефектные коллагеновые волокна, обладающие значительно меньшей плотностью. Последствиями этого являются:во-первых, снижение прочности стенок сосудов, что приводит к кровоизлияниям в органах и тканях; во-вторых, из за снижения прочности коллагеновых волокон происходит также расшатывание и выпадение зубов — характерные признаки С-авитаминоза.

Важную роль в обмене аминокислот играет фосфопиридоксаль, являющийся производным витамина В6, Недостаточность фосфопиридоксаля приводит к нарушению реакций трансаминирования и декарбоксилирования аминокислот, в том числе нарушается распад триптофана и уменьшается уровень эндогенного синтеза витамина В5. Отсюда — развитие при авитаминозе В6 дерматита, похожего на дерматит при пеллагре. При недостаточности витамина В1 в клетках нарушается синтез заменимых аминокислот, в особенности Асп и Глу. Причиной этого является нарушение обмена углеводов с уменьшением содержания в тканях щавелевоуксусной и 2-оксоглутаровой кислот, служащих исходными субстратами для биосинтеза Асп и Глу.Дефицит в организме витаминов В9 и В12 приводит к нарушению функционирования в клетках системы переноса одноуглеродных группировок, тесно связанной с обменом таких аминокислот как Сер, Гли и Мет. В результате нарушается синтез нуклеотидов и нуклеиновых кислот, следствием чего является развитие фолиеводефицитной или В12-дефицитной анемии.

Видео (кликните для воспроизведения).

Последнее изменение этой страницы: 2016-06-19; Нарушение авторского права страницы

Источники


  1. Инструкции о подоходном налоге с физических лиц и дорожные фонды в 1993 году. — М.: СПб: Метроном, 2001. — 55 c.

  2. Краткий справочник по оформлению актов федеральных органов государственной власти. — М.: Известия, 1997. — 144 c.

  3. Торелли Final Cut Pro 6 для новостных и спортивных репортажей / Торелли, Джо. — М.: ЭКОМ Паблишерз, 2008. — 84 c.
  4. Иванова, В. Заболевания щитовидной железы и диабет / В. Иванова. — М.: Газетный мир «Слог», 2012. — 487 c.
  5. Виноградов, В. М. Лекарственные растения в лечении заболеваний органов пищеварения / В.М. Виноградов, В.К. Мартынок, В.В. Чернакова. — М.: Знание, 1991. — 192 c.
Декарбоксилирование биогенные амины аминокислоты
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here