Непрямое окислительное дезаминирование аминокислот

Важная и проверенная информация на тему: "непрямое окислительное дезаминирование аминокислот" от профессионалов для спортсменов и новичков.

Содержание

  • Внутриклеточное превращение аминокислот. Дезаминирование аминокислот: биологическая роль, классификация. Прямое и непрямое окислительное дезаминирование (уметь писать реакции).

    Существуют 4 типа дезаминирования

    Превращение аминокислот с участием NH2-группы сводится к ее отщеплению от углеродного скелета реакции дезаминирования.

    · внутримолекулярное– с образованием ненасыщенной жирной кислоты:

    · восстановительноес образованием насыщенной жирной кислоты:

    · гидролитическое– с образованием карбоновой гидроксикислоты:

    · окислительноес образованием кетокислот:

    У человека окислительное дезаминирование является основным путем катаболизма аминокислот.

    Однако гистидин теряет аминогруппу с использованием внутримолекулярного дезаминирования, а треонин и серин сразу подвергаются прямому расщеплению до глицина и ацетальдегида (треонин) или гидроксиметила (серин).

    Распад гемоглобина. Распад нуклеиновых кислот в ЖКТ. Строение пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов (знать формулы – есть дальше). Биологическая роль.

    Эритроциты в норме живут 90-120 дней, после чего лизируются в клетках ретикулоэндотелиальной системы – макрофагах селезенки (главным образом), купферовских клетках печени и макрофагах костного мозга. При разрушении эритроцитов в кровеносном русле высвобождаемый гемоглобин образует комплекс с белком-переносчиком гаптоглобином(фракция α2-глобулинов крови) и также переносится в клетки РЭС селезенки, печени и костного мозга.

    В клетках РЭС гем в составе гемоглобина окисляется молекулярным кислородом. В реакциях последовательно происходит разрыв метинового мостика между 1-м и 2-м пиррольными кольцами гема с их восстановлением, отщеплением железа и белковой части и образованием оранжевого пигмента билирубина. Высвобождаемое железо может либо запасаться в клетке в комплексе с ферритином, либо выделяться наружу и связываться с трансферрином.

    Реакции распада гемоглобина и образования билирубина

    Билирубин – токсичное, жирорастворимое вещество, способное разобщать окислительное фосфорилирование в клетках. Особенно чувствительны к нему клетки нервной ткани.

    Строение билирубина

    Из клеток ретикуло-эндотелиальной системы билирубин попадает в кровь. Здесь он находится в комплексе с альбумином плазмы, в гораздо меньшем количестве – в комплексах с металлами, аминокислотами, пептидами и другими малыми молекулами. Образование таких комплексов не позволяет выделяться билирубину с мочой. Билирубин в комплексе с альбумином называется свободный (неконъюгированный) или непрямой билирубин.

    Дата добавления: 2018-08-06 ; просмотров: 139 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

    Дезаминирование

    Дезамин и рование, отщепление (элиминирование) аминогруппы (NH2) из органических соединений. Дезаминирование сопровождается замещением аминогруппы какой-либо др. группой (например, Н, ОН, OR, Hal) или образованием двойной связи. Дезаминирование производят, в частности, действием на первичные амины азотистой кислотой. При этом из алифатических аминов образуются спирты (I) и олефины (II), например:

    Дезаминирование циклоалифатических аминов сопровождается расширением или сужением цикла (см. Демьянова перегруппировка). Ароматические амины дают с азотистой кислотой (в присутствии сильных неорганических кислот) диазония соли. Такие реакции, как гидролиз, гидрогенолиз, расщепление четвертичных аммониевых солей, пиролитические и др., также приводят к дезаминированию. Важную роль играет дезаминирование в процессах жизнедеятельности животных, растений и микроорганизмов. Для d-aминокислот характерно окислительное дезаминирование с образованием аммиака и a -кетокислот. Окислительному дезаминированию подвергаются также амины. Оксидазы природных аминокислот, кроме глутаматдегидрогеназы, дезаминирующей L-глутаминовую кислоту, в животных тканях мало активны. Поэтому большинство L-аминокислот подвергается непрямому дезаминированию путём предварительного переаминирования с образованием глутаминовой кислоты, которая затем претерпевает окислительное дезаминирование или др. превращения. Др. типы дезаминирования — восстановительное, гидролитическое (дезаминирование аминопроизводных пуринов, пиримидинов и сахаров) и внутримолекулярное (дезаминирование гистидина) — в большей степени распространены у микроорганизмов.

    Лит.: Збарский Б. И., Иванов И. И., Мардашев С. P., Биологическая химия, 4 изд., Л., 1965.

    Трансаминирование аминокислот. Специфичность аминотрансфераз. Значение реакций трансаминирования. Непрямое дезаминирование аминокислот: последовательность реакций, ферменты, биологическое значение.

    У человека основным способом дезаминирования является окислительное дезаминирование. Выделяют два варианта окислительного дезаминирования: прямое и непрямое.

    Прямое дезаминирование катализируется одним ферментом, в результате образуется NH3 и кетокислота. Прямое окислительное дезаминирование может идти в присутствии кислорода (аэробное) и не нуждаться в кислороде (анаэробное).

    1. Аэробное прямое окислительное дезаминирование катализируется оксидазами D-аминокислот (D-оксидазы) в качестве кофермента использующими ФАД, и оксидазами L-аминокислот (L-оксидазы) с коферментом ФМН. В орг-ме человека эти ферменты присутствуют, но практически неактивны.

    2. Анаэробное прямое окислительное дезаминирование существует только для глутаминовой к-ты, катализируется только глутаматдегидрогеназой, превращающей глутамат в α-кетоглутарат. Фермент глутаматдегидрогеназа имеется в митохондриях всех кл орг-ма (кроме мышечных). Этот тип дезамин-ия тесным образом связан с трансаминированием аминокислот и формирует с ним процесс трансдезаминирования.

    Непрямое окислительное дезаминирование (трансдезаминирование). Непрямое окислительное дезаминирование включает 2 этапа и активно идет во всех клетках организма.

    Первый этап заключается в обратимом переносе NH2-группы с аминокислоты на кетокислоту с образованием новой аминокислоты и новой кетокислоты – этот перенос называется трансаминирование и его механизм довольно сложен. В качестве кетокислоты-акцептора («кетокислота 2») в организме обычно используется α-кетоглутаровая кислота, которая превращается в глутамат («аминокислота 2»). В результате трансаминирования свободные аминокислоты теряют α-NH2-группы и превращаются в соответствующие кетокислоты. Далее их кетоскелет катаболизирует специфическими путями и вовлекается в цикл трикарбоновых кислот и тканевое дыхание, где сгорает до СО2 и Н2О. При необходимости (например, голодание) углеродный скелет глюкогенных аминокислот может использоваться для синтеза глюкозы в глюконеогенезе.

    Читайте так же:  Как креатин влияет на организм

    Второй этап состоит в отщеплении аминогруппы от аминокислоты 2 – дезаминирование. В организме человека дезаминированию подвергается только глутаминовая кислота. Второй этап осуществляется глутаматдегидрогеназой (перейти вверх). В организме коллектором всех аминокислотных аминогрупп является глутаминовая кислота, и только она подвергается окислительному дезаминированию с образованием аммиака и α-кетоглутаровой кислоты. Фермент глутаматдегидрогеназа имеется в митохондриях всех клеток организма, кроме мышечных. Учитывая тесную связь обоих этапов, непрямое окислительное дезаминирование называют трансдезаминирование. Если реакция идет в митохондриях печени, аммиак используется для синтеза мочевины, которая в дальнейшем удаляется с мочой. В эпителии канальцев почек реакция необходима для удаления аммиака в процессе аммониегенеза. Так как НАДН используется в дыхательной цепи и α-кетоглутарат вовлекается в реакции ЦТК, то реакция активируется при дефиците энергии и ингибируется избытком АТФ и НАДН. Роль трансаминирования и трансдезаминирования:

    -активируются в печени, мышцах и других органах при поступлении в клетку избыточного количества тех или иных аминокислот – с целью оптимизации их соотношения,

    -обеспечивают синтез заменимых аминокислот в клетке при наличии их углеродного скелета (кетоаналога),

    -начинаются при прекращении использования аминокислот на синтез азотсодержащих соединений (белков, креатина, фосфолипидов, пуриновых и пиримидиновых оснований) – с целью дальнейшего катаболизма их безазотистого остатка и выработки энергии,

    -необходимы при внутриклеточном голодании, например, при гипогликемиях различного генеза – для использования безазотистого остатка аминокислот в печени для кетогенеза и глюконеогенеза, в других органах – для его прямого вовлечения в реакции цикла трикарбоновых кислот.

    -при патологиях (сахарный диабет, гиперкортицизм) обуславливают наличие субстратов для -глюконеогенеза и способствуют патологической гипергликемии.

    Продукт трансаминирования глутаминовая кислота:

    -является одной из транспортных форм аминного азота в гепатоциты,

    -способна реагировать со свободным аммиаком, обезвреживая его.

    Процесс трансдезаминирования идет в организме непрерывно, потому что сопряженные реакции трансаминирования и дезаминирования создают поток лишнего аминного азота из периферических клеток в печень для синтеза мочевины и в почки для синтеза аммонийных солей.

    Механизм реакции трансаминирования непрост и протекает по типу «пинг-понг». Катализируют реакцию ферменты аминотрансферазы, Они являются сложными ферментами, в качестве кофермента имеют пиридоксальфосфат (активная форма витамина В6). В тканях насчитывают около 10 аминотрансфераз, обладающие групповой специфичностью и вовлекающие в реакции все аминокислоты, кроме пролина, лизина, треонина, которые не подвергаются трансаминированию.

    Весь перенос аминогруппы совершается в две стадии:

    1.к пиридоксальфосфату сначала присоединяется первая аминокислота, отдает аминогруппу, превращается в кетокислоту и отделяется. Аминогруппа при этом переходит на кофермент и образуется пиридоксаминфосфат.

    2. на второй стадии к пиридоксаминфосфату присоединяется другая кетокислота, получает аминогруппу, образуется новая аминокислота и пиридоксальфосфат регенерирует.

    Роль и превращение пиридоксальфосфата сводится к образованию промежуточных соединений – шиффовых оснований (альдимин и кетимин). В первой реакции после отщепления воды образуется иминовая связь между остатком аминокислоты и пиридоксальфосфатом. Полученное соединение называется альдимин. Перемещение двойной связи приводит к образованию кетимина, который гидролизуется водой по месту двойной связи. От фермента отщепляется готовый продукт – кетокислота.

    После отщепления кетокислоты к комплексу пиридоксамин-фермент присоединяется новая кетокислота и процесс идет в обратном порядке: образуется кетимин, затем альдимин, после чего отделяется новая аминокислота. Чаще всего аминокислоты взаимодействуют со следующими кетокислотами: пировиноградной с образованием аланина, щавелевоуксусной с образованием аспартата, α-кетоглутаровой с образованием глутамата. Однако аланин и аспартат в дальнейшем все равно передают свою аминогруппу на α-кетоглутаровую кислоту. Таким образом, в тканях осуществляется поток избыточных аминогрупп на один общий акцептор – α-кетоглутаровую кислоту. В итоге образуется большое количество глутаминовой кислоты. Далее глутаминовая кислота может вовлекается в процессы

    связывания аммиака (синтез глутамина) либо в прямое окислительное дезаминирование.

    В медицине нашло практическое применение определение активности двух ферментов трансаминирования – аланинаминотрансферазы (АЛТ, АлАТ) и аспартатаминтрансферазы (АСТ).

    Оба фермента обратимо взаимодействуют с α-кетоглутаровой кислотой и переносят на нее аминогруппы от соответствующих аминокислот с образованием глутаминовой кислоты и кетокислот. Хотя активность обоих ферментов значительно возрастает при заболеваниях сердечной мышцы и печени, при поражении клеток миокарда наибольшая активность в сыворотке крови обнаруживается для АСТ, при гепатитах – для АЛТ.

    Окислительное дезаминирование аминокислот. Химизм. Роль глутаматдегидрогеназы. Биологическая роль окислительного дезаминирования аминокислоты.

    Наиболее активно происходит дезаминироание глутаминовой кислоты, процесс катализирует фермент глутаматдегидрогеназа, ну а верный ассистент — кофермент это НАД + .

    Реакции идет в 2 этапа.
    1. Вначале происходит ферментативное дегидрирование глутамата и образование альфа-иминоглутарата.
    2. Неферментативное гидролитическое отщепление иминогруппы в виде аммиака, в результате чего образуется альфа-кетоглутарат.

    Глутаматдегидрогеназа очень активна в митохондриях клеток практически всех органов, кроме мышц. Этот фермент- олигомер из 6 субъединиц. Играет важную роль, т.к. является регуяторным ферментом аминокислотного обмена.
    Ингибиторы — АТФ, ГТФ и НАДН.
    Активаторы — высокая концентрация АДФ.

    Биологическая роль — регуляторным ферментом аминокислотного обмена.

    Непрямое дезаминирование аминокислот, понятие, стадии, биологическое значение.

    Основной масси аминокислот не может дезаминироваться в одну стадию, поэтому они прибегают к ТРАНСДЕЗАМИНИРОВАНИЮ. И протекает он в две стадии и они обратимы, обе.. Две стадии — два фермента:
    — аминотрансферазы (кофермент ПФ);
    — глутаматдегидрогеназы (кофермент НАД + )

    Читайте так же:  Аргинин в день отдыха

    Декарбоксилирование аминокислот, химизм, ферменты, субстратная специфичность декарбоксилаз.

    Декарбоксилирование — процесс отщепления карбоксильной группы аминокислот в виде СО2. Зачем нам это надо? В результате этих процессов в животных тканях образуются биогенные амины.

    Реакции декарбоксилирования необратимы катализируются ферментами декарбоксилаза. Их простетическая группа — пиридоксальфосфат.
    Механизм реакции напоминают РЕАКЦИЮ трансаминирования с участием пиридоксальфостфат и также осущестляется путем образования шиффова основания ПФ и аминокислоты.

    Биогенные амины, механизм образования, влияние на процессы метаболизма и физиологические функции. Окисление биогенных аминов.

    Что такое биогенные амины? Это амины, образовавшиевся при декарбоксилировании аминокислот! Они играют ряд физиологически ролей:
    — нейромедиаторы (серотонин, дофамин, ГАМК и др.);
    — гормоны (норадреналин, адреналин);
    — регуляторные факторы местного действия (гистамин, карнозин, спермин и др.);

    Накопление биогенных амино может сказаться паршивым образом на физиологическом статусе и вызывать нарушения функций в организме. Затим, есть ряд механизмов по их обезвреживанию, и усё сводится к окислительному дезаминированию этих аминов с образование соответствующих альдегидов и освобождению аммиака.
    Ферменты, катализирующие эту реакцию называются моноамин- и диаминоксидазы.

    И сноаа, две стадии:
    — анаэробная стадия, характеризуется образованием альдегида, аммиака и восстановленного фермента.
    — Затем фермент окисляет атомарным кислородом, образуется перекись водорода, которая распадает на воду и ксилород.

    Дата добавления: 2018-05-02 ; просмотров: 968 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

    Непрямое дезаминирование аминокислот: последовательность реакций, характеристика ферментов, биологическое значение процесса

    Непрямое дезаминирование – основной путь дезаминирования АК.

    Оно происходит в 2 этапа:

    1. Трансаминирование – аминокислота передает аминогруппу a-КГ и при этом превращается в кетоформу, а a-КГ – в глутаминовую:

    2. Окислительное дезаминирование ГЛУ с выделением аммиака.

    a-КГ может вновь вступать в реакции трансаминирования с другой аминокислотой, затем дезаминироваться. Поскольку обе реакции (трансаминирование и дезаминирование глутаминовой кислоты) являются обратимыми, создаются условия для синтеза любой заменимой аминокислоты, если в организме имеются соответствующие a-кетокислоты. Организм человека и животных не наделен способностью синтеза незаменимых аминокислот, из-за отсутствия соответствующих a-кетокислот.

    После дезаминирования углеродный скелет аминокислоты либо окисляется в аэробных условиях и служит источником энергии, либо используется в биосинтезе соединений.

    3. №-фосфоаденозил-5-фосфасульфат (ФАФС) и его участие в обезвреживании токсических соединений.

    Молекула H2SO4 находится в виде 3-фосфоаденозин-5-фосфосульфата (ФАФС).

    Арилсульфотрансфераза – это фермент, который переносит остаток H2SO4

    на молекулу коньюгированного в-ва.

    Примером сульфатной коньюгации является обезвреживание продуктов гниения триптофана.

    Задача. Почему при остром алкогольном отравлении нередко наблюдается гипогликемия?

    При превращении этанол – ацетальдегид – уксусная кислота происходит восстановление НАД+. При дефиците окисленной формы НАД глюконеогенез не идёт.

    Механизм действия ферментов. Роль конформационных изменений фермента при катализе.

    1 стадия – диффузия субстрата к ферменту и связывание его с АЦ фермента (образование фермент-субстратного комплекса ES)

    E+S=ES

    Видео (кликните для воспроизведения).

    Эта стадия непродолжительна по времени. Зависит от концентрации субстрата в среде и скорости его диффузии к АЦ.

    Образование ES происходит практически мгновенно. Изменение энергии активации незначительно.

    2 cстадия – преобразование первичного ES в один или несколько ES (ES* и ES**).

    ES*àES**

    Наиболее медленная стадия. Ее длительность зависит от энергии активации данной реакции.

    Происходит разрыв связей субстрата и образование новых в результате взаимодействия каталитических групп субстрата. => Снижается энергия активации.

    3 стадия – отделение продуктов реакции от АЦ фермента и диффузия их в окружающую среду (комплекс EP диссоциирует на E и Р).

    EPàE+P

    [1]

    Стадия непродолжительная по времени. Определяется скоростью диффузии продуктов реакции в окружающую среду.

    При изменении конформации фермента, меняется и его активный центр в сторону повышения комплементарности к субстрату.

    1. Какие ферменты цикла трикарбоновых кислот являются регуляторными? Какие соединения и как на них влияют?

    Регуляторные ферменты (аллострические) – ферменты, активность которых регулируется путем взаимодействия аллостричского ингибитора с аллострическим центром этого фермента.

    Такие ферменты состоят из 2 субъединиц: аллострической и каталитической. Присоединение эффектора к регуляторной субъединице приводит к изменению ее конформации, вследствие чего изменяется конформация и каталитической субъединицы(кооперативный эффект). В том числе и каталитического АЦ в сторону повышения его комплементарности к субстрату.

    К регуляторным фермнтам ЦТК относятся:

    1. Цитратсинтаза – фермент, катализирующий первую реакции цикла Кребса (образование цитрата из оксалоацетата и ацетил-КоА через промежуточное соединение цитрил-КоА).

    Он ингибируется высокими концентрациями АТФ, НАДН, сукцинил-КоА, ацил-КоА, цитрата.

    2. Изоцитратдегидрогеназа – фермент, катализирующий 3 реакцию ЦТК (превращение изоцитрата сначала в оксалосукцинат, а затем в 2-оксоглутарат).

    Как и всякая ДГ, этот фермент имеет кофермент – акцептор Н, отщепляемый от субстрата.

    Истинная изоцитратДГ – НАД-зависимый фермент, который содержится только в матриксе МТХ и катализирует дегидрирование изоцитрата.

    Другая НАД-зависимая изоцитратДГ находится в основном в цитоплазме клетки (около 80%). Она катализирует декарбоксилирование оксалосукцината с образованием 2-оксоглутарата.

    Реакция, катализируемая данным ф-том, требует присутствия ионов Мn или Мg.

    Активируется АДФ, АМФ. Избыток НАДН и АТф ингибирует фермент.

    3. 2-оксоглутаратдегидрогеназный комплекс (пируватДГ, дигидролипоилтрансфераза, КоА-SH, дигидролипоилДГ, НАД) – полиферментный комплекс, катализирующий превращение 2-оксоглутарата в сукцинил-КоА (4 реакция ЦТК).

    Ингибиторы: НАДН, сукцинил-КоА.

    Дата добавления: 2018-04-04 ; просмотров: 411 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

    Трансаминирование аминокислот

    Под трансаминированием подразумевают реакции межмолекулярного переноса аминогруппы (NH2—) от аминокислоты на α-кетокислоту без промежуточного образования аммиака. Впервые реакции трансаминиро-вания (прежнее название «переаминирование») были открыты в 1937 г. советскими учеными А.Е. Браунштейном и М.Г. Крицман при изучении дезаминирования глутаминовой кислоты в мышечной ткани. Было замечено, что при добавлении к гомогенату мышц глутаминовой и пировиноградной кислот образуются α-кетоглутаровая кислота и аланин без промежуточного свободного аммиака; добавление аланина и α-кетоглутаровой кислоты приводило к образованию соответственно пировиноградной и глутаминовой кислот.

    Читайте так же:  Протеин для набора мышечной массы новичку

    Реакции трансаминирования являются обратимыми и, как выяснилось позже, универсальными для всех живых организмов. Эти реакции протекают при участии специфических ферментов, названных А.Е. Браун-штейном аминоферазами (по современной классификации, аминотранс-феразы, или трансаминазы). Теоретически реакции трансаминиро-вания возможны между любой амино- и кетокислотой, однако наиболее интенсивно они протекают в том случае, когда один из партнеров представлен дикарбоновой амино- или кетокислотой. В тканях животных и у микроорганизмов доказано существование реакций трансаминирования между монокарбоновыми амино- и кетокислотами. Донорами NН2-группы могут также служить не только α-, но и β-, γ- и ω-аминогруппы ряда аминокислот. В лаборатории А. Майстера доказано, кроме того, трансами-нирование глутамина и аспарагина с кетокислотами в тканях животных.

    В переносе аминогруппы активное участие принимает кофермент транс-аминаз пиридоксальфосфат (производное витамина В6; см. главу 5), который в процессе реакции обратимо превращается в пиридоксаминфосфат.

    Механизм реакции трансаминирования. Общую теорию механизма ферментативного трансаминирования разработали советские ученые А.Е. Браун-штейн и М.М. Шемякин. Одновременно подобный механизм был предложен американскими биохимиками Э. Снеллом и Д. Метцлером. Все трансаминазы (как и декарбоксилазы аминокислот) содержат один и тот же кофермент – пиридоксальфосфат. Для реакций трансаминирования харак -терен общий механизм. Специфичность трансаминаз обеспечивается белковым компонентом. Ферменты трансаминирования катализируют перенос NH2-группы не на α-кетокислоту, а сначала на кофермент пиридоксаль-фосфат. Образовавшееся промежуточное соединение (шиффово основание) подвергается внутримолекулярным превращениям (лабилизация α-водо-родного атома, перераспределение энергии связи), приводящим к освобождению α-кетокислоты и пиридоксаминфосфата; последний на второй стадии реакции реагирует с любой другой α-кетокислотой, что через те же стадии образования промежуточных соединений (идущих в обратном направлении) приводит к синтезу новой аминокислоты и освобождению пиридоксальфосфата. Опуская промежуточные стадии образования шиффовых оснований, обе стадии реакции трансаминирования можно представить в виде общей схемы:

    Более подробно механизм действия трансаминаз представлен на рис. 12.3.

    В связи с тем что во всех пиридоксалевых ферментах (включая транс-аминазы) карбонильная группа кофермента (—СНО) оказалась связанной с ε-аминогруппой лизина белковой части, в классический механизм реакции трансаминирования А.Е. Браунштейн и Э. Снелл внесли следующее дополнение. Оказалось, что взаимодействие между субстратом, т.е. L-амино-кислотой (на рисунке – аспартат), и пиридоксальфосфатом происходит не путем конденсации с выделением молекулы воды, а путем реакции замещения, при которой NH2-группа субстрата вытесняет ε-NН2-группу лизина в молекуле ферментного белка, что приводит к формированию пиридоксальфосфатного комплекса.

    Существование представленного механизма реакции трансаминирова-ния доказано разнообразными методами, включая методы спектрального анализа по идентификации промежуточных альдиминных и кетиминных производных пиридоксальфосфата.

    Роль трансаминаз и реакций трансаминирования в обмене аминокислот.

    Чрезвычайно широкое распространение трансаминаз в животных тканях, у микроорганизмов и растений, их высокая резистентность к физическим, химическим и биологическим воздействиям, абсолютная стереохимическая специфичность по отношению к L-аминокислотам, а также высокая каталитическая активность в процессах трансаминирования послужили предметом детального исследования роли этих ферментов в обмене аминокислот. Ранее было указано, что при физиологических значениях рН среды активность оксидазы L-аминокислот резко снижена. Учитывая это обстоятельство, а также высокую скорость протекания реакции трансами-нирования, А.Е. Браунштейн выдвинул гипотезу о возможности существования в животных тканях непрямого пути дезаминирования аминокислот через реакции трансаминирования, названного им трансдезаминированием. Основой для выдвижения этой гипотезы послужили также данные Г. Эйлера о том, что в животных тканях из всех природных аминокислот с высокой скоростью дезаминируется только L-глутаминовая кислота в реакции, катализируемой высокоактивной и специфической глутамат-дегидрогеназой.

    Согласно гипотезе, получившей экспериментальное подтверждение, все или почти все природные аминокислоты (исключение составляет метионин) сначала реагируют с α-кетоглутаровой кислотой в реакции трансами-нирования с образованием глутаминовой кислоты и соответствующей кетокислоты. Образовавшаяся глутаминовая кислота затем подвергается непосредственному окислительному дезаминированию под действием глу-таматдегидрогеназы. Схематически механизм трансдезаминирования можно представить в следующем виде:

    Суммарная реакция при этом следующая:

    Поскольку обе реакции (трансаминирование и дезаминирование глу-таминовой кислоты) являются обратимыми, создаются условия для синтеза по существу любой аминокислоты, если в организме имеются соответствующие α-кетокислоты. Известно, что организм животных и человека не наделен способностью синтеза углеродных скелетов (α-кетокислот), так называемых незаменимых аминокислот; этой способностью обладают только растения и многие микроорганизмы.

    Рис. 12.4. Центральная роль трансаминаз L-аминокислот и глутаматдегидрогеназы в биосинтезе и распаде аминокислот в тканях животных. АМК — аминокислоты; α-КГ — α-кетоглутарат.

    Механизм, при помощи которого в живых организмах осуществляется синтез природных аминокислот из α-кетокислот и аммиака, был назван А.Е. Браунштейном трансреаминированием. Сущность его сводится к восстановительному аминированию α-кетоглутаровой кислоты с образованием глутаминовой кислоты (реакцию катализирует НАДФ-зависимая глута-матдегидрогеназа, работающая в режиме синтеза) и к последующему трансаминированию глутамата с любой α-кетокислотой. В результате образуется L-аминокислота, соответствующая исходной кетокислоте, и вновь освобождается α-кетоглутаровая кислота, которая может акцептировать новую молекулу аммиака. Роль реакций трансаминирования как в дезаминировании, так и в биосинтезе аминокислот может быть представлена в виде схемы:

    Таким образом, трансаминазы катализируют опосредованное через глутаматдегидрогеназу дезаминирование природных аминокислот (черные стрелки) и биосинтез аминокислот (красные стрелки). В более упрощенной форме роль этих ключевых ферментов азотистого обмена представлена на рис. 12.4.

    Читайте так же:  Л карнитин для щитовидной железы

    Получены доказательства существования в организме теплокровных животных еще одного механизма непрямого (опосредованного) дезами-нирования L-аминокислот, при котором Глу, Асп и АМФ выполняют роль системы переноса NН2-группы; гидролитическое дезаминирование АМФ приводит к образованию инозинмонофосфата (ИМФ) и аммиака:

    Возможно, что в аналогичной системе в качестве промежуточного переносчика NH2-группы вместо АМФ участвует НАД.

    [3]

    Клиническое значение определения активности трансаминаз. Широкое распространение и высокая активность трансаминаз в органах и тканях человека, а также сравнительно низкие величины активности этих ферментов в крови послужили основанием для определения уровня ряда трансаминаз в сыворотке крови человека при органических и функциональных поражениях разных органов. Для клинических целей наибольшее значение имеют две трансаминазы – аспартат-аминотрансфераза (AcAT) и аланин-аминотрансфераза (АлАТ), катализирующие соответственно следующие обратимые реакции:

    Превращения α-кетокислот. Образовавшиеся в процессе дезаминиро-вания и трансдезаминирования α-кетокислоты подвергаются в тканях животных различным превращениям и могут вновь трансаминироваться с образованием соответствующей аминокислоты. Это так называемый синтетический путь превращения. Опыты с перфузией растворов α-кето-кислот и аммиака через изолированную печень показали, что в оттекающей из печени жидкости действительно имеются соответствующие исходным кетокислотам L-аминокислоты. Открыты, кроме того, гликогенные, кето-генные и окислительные пути, ведущие к образованию соответственно глюкозы, жирных кислот, кетоновых тел и компонентов цикла трикарбоновых кислот (ЦТК). Эти процессы можно представить в виде общей сводной схемы:

    Углеродные скелеты аминокислот могут включаться в ЦТК через ацетил-КоА, пируват, оксалоацетат, α-кетоглутарат и сукцинил-КоА. Пять аминокислот (Фен, Лиз, Лей, Трп, Тир) считаются «кетогенными», поскольку они являются предшественниками кетоновых тел, в частности ацетоуксусной кислоты, в то время как большинство других аминокислот, обозначаемых как «гликогенные», служат в организме источником углеводов, в частности глюкозы. Подобный синтез углеводов de novo усиливается при некоторых патологических состояниях, например при сахарном диабете, а также при гиперфункции коркового вещества надпочечников и введении глюкокортикоидов (см. главу 8). Разделение аминокислот на «кетогенные» и «гликогенные» носит, однако, условный характер, поскольку отдельные участки углеродных атомов Лиз, Трп, Фен и Тир могут включаться и в молекулы предшественников глюкозы, например Фен и Тир – в фумарат. Истинно «кетогенной» аминокислотой является только лейцин.

    Непрямое окислительное дезаминирование аминокислот

    Название работы: Окислительное дезаминирование аминокислот; глутаматдегидрогеназа. Непрямое дезаминирование аминокислот. Биологическое значение.

    Предметная область: Биология и генетика

    Описание: Непрямое дезаминирование аминокислот. Дезаминирование аминокислот реакция отщепления αаминогруппы от аминокислоты в результате чего образуется соответствующая αкетокислота безазотистый остаток и выделяется молекула аммиака. Безазотистый остаток используется для образования аминокислот в реакциях трансаминирования в процессах глюконеогенеза кетогенеза в анаплеротических реакциях для восполнения убыли метаболитов ОПК в реакциях окисления до СО2 и Н2О.

    Дата добавления: 2015-02-20

    Размер файла: 248.67 KB

    Работу скачали: 2 чел.

    Окислительное дезаминирование аминокислот; глутаматдегидрогеназа. Непрямое дезаминирование аминокислот. Биологическое значение.

    Дезаминирование аминокислот — реакция отщепления α-аминогруппы от аминокислоты, в результате чего образуется соответствующая α-кетокислота (безазотистый остаток) и выделяется молекула аммиака. Аммиак токсичен для ЦНС, поэтому в организме человека и млекопитающих он превращается в нетоксичное хорошо растворимое соединение — мочевину. В виде мочевины, а также в виде солей аммония аммиак выводится из организма. Безазотистый остаток используется для образования аминокислот в реакциях трансаминирования, в процессах глюконеогенеза, кето-генеза, в анаплеротических реакциях для восполнения убыли метаболитов ОПК, в реакциях окисления до СО2 и Н2О.

    Существует несколько способов дезаминирования аминокислот:

    Оксидаза L-аминокислот. В печени и почках обнаружен фермент оксидаза L-аминокислот, способный дезаминировать некоторые L-аминокислоты. Коферментом в данной реакции выступает FMN. Однако вклад оксидазы L-аминокислот в дезаминирование, очевидно, незначителен, так как оптимум её действия лежит в щелочной среде (рН 10,0). В клетках, где рН среды близок к нейтральному, активность фермента очень низка.

    Оксидаза D-аминокислот также обнаружена в почках и печени. Это FAD-зависимый фермент. Оптимум рН этой оксидазы лежит в нейтральной среде, поэтому фермент более активен, чем оксидаза L-аминокислот. Роль оксидазы D-аминокислот невелика, так как количество D-изомеров в организме крайне мало, потому что в белки пищи и белки тканей человека и животных входят только природные L-аминокислоты. Вероятно, оксидаза D-аминокислот способствует их превращению в соответствующие L-изомеры.

    Непрямое дезаминирование (трансдезаминирование) Большинство аминокислот не способно дезаминироваться в одну стадию, подобно Глу. Аминогруппы таких аминокислот в результате трансаминирования переносятся на α-кетоглутарат с образованием глутаминовой кислоты, которая затем подвергается прямому окислительному дезаминированию. Такой механизм дезаминирования аминокислот в 2 стадии получил название трансдезаминирования, или непрямого дезаминирования:

    Непрямое дезаминирование аминокислот происходит при участии 2 ферментов: аминотрансферазы (кофермент ПФ) и глутаматдегидрогеназы (кофермент NAD+).

    Значение этих реакций в обмене аминокислот очень велико, так как непрямое дезаминирование — основной способ дезаминирования большинства аминокислот. Обе стадии непрямого дезаминирования обратимы, что обеспечивает как катаболизм аминокислот, так и возможность образования практически любой аминокислоты из соответствующей α-кетокислоты.

    В мышечной ткани активность глутаматдегидрогеназы низка, поэтому в этих клетках при интенсивной физической нагрузке функционирует ещё один путь непрямого дезаминирования с участием цикла ИМФ-АМФ. Вначале происходит перенос аминогруппы аминокислот на аспартат, затем на инозиновую кислоту (ИМФ) и в завершение — дезаминирование АМФ. Представленная схема отражает последовательность реакций непрямого неокислительного дезаминирования:

    Читайте так же:  Жиросжигатели плюсы и минусы

    Можно выделить 4 стадии процесса:

    1. трансаминирование с α-кетоглутаратом, образование глутамата;
    2. трансаминирование глутамата с оксалоацета-том (фермент ACT), образование аспартата;
    3. реакция переноса аминогруппы от аспартата на ИМФ (инозинмонофосфат), образование АМФ и фумарата;
    4. гидролитическое дезаминирование АМФ.

    Перенос аминогруппы от аспартата и синтез АМФ происходят следующим образом.

    Реакция дезаминирования адениловой кислоты происходит под действием фермента АМФ дезаминазы Этот путь дезаминирования преобладает в мышцах при интенсивной работе, в результате которой накапливается молочная кислота. Выделяющийся аммиак предотвращает закисление среды в клетках, вызванное образованием лактата.

    Биологическая роль непрямого дезаминирования. А — при катаболизме почти все природные аминокислоты сначала передают аминогруппу на а-кетоглутарат в реакции трансаминирования с образованием глутамата и соответствующей кетокислоты. Затем глутамат подвергается прямому окислительному дезаминированию под действием глутаматдегидрогена-зы, в результате чего получаются а-кетоглутарат и аммиак; Б — при необходимости синтеза аминокислот и наличии необходимых α-кетокислот обе стадии непрямого дезаминирования протекают в обратном направлении. В результате восстановительного аминирования а-кетоглутарата образуется глутамат, который вступает в трансаминирование с соответствующей α-кетокислотой, что приводит к синтезу новой аминокислоты.

    Окислительное дезаминирование аминокислот; глутаматдегидрогеназа. Непрямое дезаминирование аминокислот. Биологическое значение.

    Дезаминирование аминокислот — реакция отщепления α-аминогруппы от аминокислоты, в результате чего образуется соответствующая α-кетокислота (безазотистый остаток) и выделяется молекула аммиака. Аммиак токсичен для ЦНС, поэтому в организме человека и млекопитающих он превращается в нетоксичное хорошо растворимое соединение — мочевину. В виде мочевины, а также в виде солей аммония аммиак выводится из организма. Безазотистый остаток используется для образования аминокислот в реакциях трансаминирования, в процессах глюконеогенеза, кето-генеза, в анаплеротических реакциях для восполнения убыли метаболитов ОПК, в реакциях окисления до СО2 и Н2О.

    Существует несколько способов дезаминирования аминокислот:

    Оксидаза L-аминокислот. В печени и почках обнаружен фермент оксидаза L-аминокислот, способный дезаминировать некоторые L-аминокислоты. Коферментом в данной реакции выступает FMN. Однако вклад оксидазы L-аминокислот в дезаминирование, очевидно, незначителен, так как оптимум её действия лежит в щелочной среде (рН 10,0). В клетках, где рН среды близок к нейтральному, активность фермента очень низка.

    Оксидаза D-аминокислот также обнаружена в почках и печени. Это FAD-зависимый фермент. Оптимум рН этой оксидазы лежит в нейтральной среде, поэтому фермент более активен, чем оксидаза L-аминокислот. Роль оксидазы D-аминокислот невелика, так как количество D-изомеров в организме крайне мало, потому что в белки пищи и белки тканей человека и животных входят только природные L-аминокислоты. Вероятно, оксидаза D-аминокислот способствует их превращению в соответствующие L-изомеры.

    Непрямое дезаминирование (трансдезаминирование) Большинство аминокислот не способно дезаминироваться в одну стадию, подобно Глу. Аминогруппы таких аминокислот в результате трансаминирования переносятся на α-кетоглутарат с образованием глутаминовой кислоты, которая затем подвергается прямому окислительному дезаминированию. Такой механизм дезаминирования аминокислот в 2 стадии получил название трансдезаминирования, или непрямого дезаминирования:

    Непрямое дезаминирование аминокислот происходит при участии 2 ферментов: аминотрансферазы (кофермент ПФ) и глутаматдегидрогеназы (кофермент NAD+).

    Значение этих реакций в обмене аминокислот очень велико, так как непрямое дезаминирование — основной способ дезаминирования большинства аминокислот. Обе стадии непрямого дезаминирования обратимы, что обеспечивает как катаболизм аминокислот, так и возможность образования практически любой аминокислоты из соответствующей α-кетокислоты.

    [2]

    В мышечной ткани активность глутаматдегидрогеназы низка, поэтому в этих клетках при интенсивной физической нагрузке функционирует ещё один путь непрямого дезаминирования с участием цикла ИМФ-АМФ. Вначале происходит перенос аминогруппы аминокислот на аспартат, затем на инозиновую кислоту (ИМФ) и в завершение — дезаминирование АМФ. Представленная схема отражает последовательность реакций непрямого неокислительного дезаминирования:

    Можно выделить 4 стадии процесса:

    • трансаминирование с α-кетоглутаратом, образование глутамата;
    • трансаминирование глутамата с оксалоацета-том (фермент ACT), образование аспартата;
    • реакция переноса аминогруппы от аспартата на ИМФ (инозинмонофосфат), образование АМФ и фумарата;
    • гидролитическое дезаминирование АМФ.

    Перенос аминогруппы от аспартата и синтез АМФ происходят следующим образом.

    Реакция дезаминирования адениловой кислоты происходит под действием фермента АМФ дезаминазы Этот путь дезаминирования преобладает в мышцах при интенсивной работе, в результате которой накапливается молочная кислота. Выделяющийся аммиак предотвращает закисление среды в клетках, вызванное образованием лактата.

    Видео (кликните для воспроизведения).

    Биологическая роль непрямого дезаминирования. А — при катаболизме почти все природные аминокислоты сначала передают аминогруппу на а-кетоглутарат в реакции трансаминирования с образованием глутамата и соответствующей кетокислоты. Затем глутамат подвергается прямому окислительному дезаминированию под действием глутаматдегидрогена-зы, в результате чего получаются а-кетоглутарат и аммиак; Б — при необходимости синтеза аминокислот и наличии необходимых α-кетокислот обе стадии непрямого дезаминирования протекают в обратном направлении. В результате восстановительного аминирования а-кетоглутарата образуется глутамат, который вступает в трансаминирование с соответствующей α-кетокислотой, что приводит к синтезу новой аминокислоты.

    Источники


    1. Плон, Б.И. Новая школа в футбольной тренировке / Б.И. Плон. — М.: Олимпия / Человек, 2008. — 962 c.

    2. Брунгардт, К. Бодибилдинг. Тренировка мышц живота / К. Брунгардт. — М.: АСТ, 2008. — 207 c.

    3. Мовшович А. Д. Фехтование на шпагах. Научные данные и спортивная тренировка; Академический Проект — , 2012. — 160 c.
    Непрямое окислительное дезаминирование аминокислот
    Оценка 5 проголосовавших: 1

    ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

    Please enter your comment!
    Please enter your name here