Общие пути распада аминокислот

Важная и проверенная информация на тему: "общие пути распада аминокислот" от профессионалов для спортсменов и новичков.

Пути распада аминокислот до конечных продуктов

Пути распада аминокислот до конечных продуктов — раздел Медицина, Обмен белков 1-Й Отщепление Nh2-Группы: A. Трансаминирование – Перенос.

1-й Отщепление NH2-группы:

a. трансаминирование – перенос NH2-группы с аминокислоты на кетокислоту

b. дезаминирование – аминогруппа отщепляется с образованием аммиака.


3-й Превращение оставшегося углеродного скелета с образованием 5 общих продуктов: ацетил-CoA, сукцинил-CoA, фумарат, оксалоацетат, 2-оксоглутарат.

Дезаминирование аминокислот:

1. внутримолекулярное (для гистидина)

b. непрямое (трансдезаминирование), — основной путь для человека.

Трансдезаминирование протекает в 2-а этапа:

1-й Трансаминирование – перенос NH2-группы с любой аминокислоты на α-кетокислоту без промежуточного образования аммиака. В конце первого этапа все NH2-группы «собираются» в составе глутамата. Протекает в цитоплазме большинства клеток.

2-й Окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты.

Т.о., термин «трансдезаминирование» отражает оба процесса: «транс» – трансаминирование, «дезаминирование» – собственно дезаминирование глутамата.

Трансаминирование. Оно м.б. представлено следующей схемой:

Источник NH2-группы любая аминокислота, акцептор NH2-группы – три α-кетокислоты: пируват, оксалоацетат, 2-оксоглутарат (чаще):

Реакции катализируются аланинминотрансферазой (АлАТ), и аспартатаминотрансферазой (АсАТ). Оба фермента сложные: в их состав входят пиридоксиновые коферменты ПАЛФ и ПАМФ, обратимо переходящие друг в друга в ходе реакции трансаминирования. Образовавшиеся пируват и оксалоацетат могут вновь идти на «сбор» NH2-групп от новых аминокислот.

Биологический смысл 1-го этапа непрямого окислительного дезаминирования – собрать NH2-группы всех распадающихся аминокислот в составе всего одной – глутаминовой. Глутаминовая кислота поступает в митохондрии, где протекает 2-ой этап трансдезаминирования – собственно дезаминилрование глутамата: NH2-группа отщепляется в виде аммиака с образованием 2-оксоглатарата. Реакция катализируется глутаматдегидрогеназой, коферментом которой может быть НАД + или НАДФ + :

Обе стадии трансдезаминирования обратимы. Обратный процесс называется трасреаминированием. Сначала протекает восстановительное аминирование 2-оксоглутарата с участием NH3 и НАДФH+H + . Далее аминогруппа с пирувата переносится на любую α-кетокислоту. Т.о. трансреаминиирование является одним из путей синтеза заменимых аминокислот, 1-ый его этап, восстановительное аминирование, — одним из способов обезвреживания токсичного для человека NH3. Другие пути образования NH3 и его обезвреживания вы найдёте в учебнике.

Биосинтез заменимых аминокислот.

Исходными веществами при биосинтезе заменимых аминокислот служат: промежуточные продукты распада углеводов; метаболиты цикла Кребса; незаменимые аминокислоты.

Образование аминокислот из промежуточных продуктов распада углеводов. Источником синтеза аминокислот являются метаболиты гликолиза: пируват и 3-фосфоглицерат, а также метаболит ПФЦ – рибозо-5-фосфат. При этом углеродная часть аминокислоты образуется из глюкозы, а NH2-группа вводится из других аминокислот путём трансаминирования. Из пирувата образуется аланин (см. трансаминирование), из 3-фосфоглицерата – серин, а из серина глицин. Метаболит глюкозы 3-фосфоглицерат дегидрируется, превращаясь в α-кетокислоту, — 3-фосфопируват. Затем реакции трансаминирования и гидролитического отщепления фосфата завершают синтез серина:

Т.о. образом с участием ТГФК происходит образование глицина из серина, а также распад этих аминокислот. Но значение данной реакции определяется не только метаболизмом аминокислот, но и образованием метиленового фрагмента. Метиленовая группа в молекуле N 5 ,N 10 -метилен-ТГФК может ферментативно превращаться в другие одноуглеродные группы (метильную), использоваться при синтезе ряда соединений: тимидиновой кислоты, пуриновых нуклеотидов, метионина из гомоцистеина.

Реакция обратима и используется как для образования глицина, так и для его распада. Глицинсинтаза – ферментный комплекс, похожий на ПДК, находится в митохондриях печени. Глицинрасщепляющая система отличается от глицинсинтазы и состоит из 4-х белков: P(ПАЛФ), H(ЛК), T(ТГФК), L(НАД + ).

Дефект системы расщепления глицина приводит к гиперглицилемии, которая может проявляться повреждением мозга, судорогами, нарушением дыхания.

Метаболит ПФЦ рибозо-5-фосфат превращается в фосфорибозилпирофосфат, из которого через ряд стадий образуется гистидин. Однако рибозо-5-фосфат идёт на синтез пуринов, поэтому возможности синтеза гистидина ограничены и он является полузаменимой кислотой.

Синтез аминокислот из метаболитов Кребса (учебник).

Синтез заменимых аминокислот из незаменимых.

Из незаменимой аминокислоты фенилаланина образуется тирозин (учебник).

Незаменимая аминокислота метионин может превращается в цистеин. Источником серы является сам метионин, а углеродная часть образуется из серина. Вначале активируется метионин:

Метильная группа S-аденозинметионина используется для метилирования разных веществ (синтез креатина, адреналина, холина), при S-аденозинметионин переходит в S-аденозингомоцистеин, который под действием гидролазы распадается на аденозин и гомоцистеин:

Гомоцистеин может вступать в 2-е реакции:

1-я
превращаться вновь в метионин, источником метильной групп выступает 5-метил-ТГФК:

2-я
вступать в реакцию с серином при синтеза цистеина:

При нарушении использования гомоцистеина в организме образуется гомоцистин, который накапливается в крови и тканях и выделяется с мочой, -развивается гомоцистинурия:

Возможно развитие цитионинурии. Причина дефект фермента и/или недостаток витаминов B6, B9, B12.

Общие пути катаболизма аминокислот

3. Трансаминирование (переаминирование)

В природе встречаются разные типы декарбоксилирования аминокислот. В организме человека происходит только окислительное декарбоксилирование. Ферменты — декарбоксилазы. Их простетическая группа представлена пиридоксальфосфатом — это активная форма витамина В6:

Читайте так же:  Как пить л глютамин

В реакциях декарбоксилирования участвует альдегидная группа пиридоксальфосфата:

Аминокислота соединяется с активным центром фермента, в состав которого входит альдегидная группа ПФ. Образуются Шиффовы основания (альдимины и кетимины). В результате СООН-группа становится лабильной и отщепляется в виде СО2. Далее происходит гидролиз до соответствующего амина. Эта реакция необратима. Отнятие СО2 происходит без окисления.

Субстратная специфичность декарбоксилаз очень разная.

1. ГЛУТАМАТДЕКАРБОКСИЛАЗА — высокоспецифичный фермент. Работает в клетках серого вещества головного мозга. Катализирует реакцию превращения глутаминовой кислоты в гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК).

ГАМК является медиатором тормозных импульсов в нервной системе. ГАМК и ее аналоги применяются в медицине как нейротропные средства для лечения эпилепсии и других заболеваний.

2. ОРНИТИН-ДЕКАРБОКСИЛАЗА — высокоспецифичный фермент. Катализирует превращение орнитина в путресцин:

Образующийся ПУТРЕСЦИН (диаминобутан) является трупным ядом. В результате присоединения остатков пропиламина из путресцина могут образоваться СПЕРМИН и СПЕРМИДИН, содержащие 3 (у спермина) или 4 (у спермидина) имино- или аминогруппы.

Спермин и спермидин относятся к группе биогенных полиаминов. Введение полиаминов в организм снижает температуру тела и кровяное давление. Полиамины принимают участие в процессах пролиферации клеток и роста тканей, а также в регуляции биосинтеза белка. Они являются ингибиторами некоторых ферментов, в том числе протеинкиназ.

Орнитиндекарбоксилаза — это первый фермент на пути образования путресцина и остальных полиаминов, это регуляторный фермент процесса.

В культуре клеток добавление некоторых гормонов ускоряет биосинтез орнитиндекарбоксилазы в 10-200 раз.

Период полужизни орнитиндекарбоксилазы — 10 минут.

Добавление в культуру клеток самих полиаминов приводит к индукции биосинтеза другого белка — ингибитора орнитиндекарбоксилазы. При раковых заболеваниях обнаружено резкое увеличение секреции полиаминов и повышение их экскреции с мочой.

Этот фермент имеет абсолютную субстратную специфичность — превращает гистидин в гистамин:

Гистамин является медиатором и содержится в нервных клетках и в тучных клетках. Обладают сильным сосудорасширяющим действием. Особенно много его выделяется в очаге воспаления. Гистамин играет важную роль в проявлении аллергических реакций.

Известно 2 типа рецепторов к гистамину:H1 и H2.

— расширение капилляров и повышение сосудистой проницаемости;

— понижение артериального давления;

— повышение тонуса (спазм) гладких мышц — в том числе гладкой мускулатуры бронхов;

— усиление секреции желудочного сока;

Некоторые из этих эффектов позволяют гистамину принимать участие в формировании аллергических проявлений.

Антигистаминные препараты применяются с целью предотвратить образование гистамина и обладают противовоспалительным и антиаллергическим действием. По механизму действия некоторые из них являются ингибиторами гистидин-декарбоксилазы, а другие конкурируют с гистамином за взаимодействие с рецепторами клеток.

Например, лекарственный препарат циметидин и его аналоги блокируют Н2-рецепторы и таким образом понижают секрецию желудочного сока. Применяются при лечении язвенной болезни желудка.

Блокаторы Н1-рецепторов используются в основном как противоаллергические средства — димедрол, тавегил, супрастин, пипольфен, грандаксин. Некоторые из этих препаратов вызывают сонливость.

4. ДЕКАРБОКСИЛАЗА АРОМАТИЧЕСКИХ АМИНОКИСЛОТ

Имеет широкую субстратную специфичность. Превращает несколько разных аминокислот:

а) триптофан — в триптамин

б) 5-окситриптофан — в триптамин (серотонин)

в) 3,4-диоксифенилаланин — в дофамин

г) гистидин — в гистамин

Серотонин вырабатывается в нервной ткани. Некоторые виды головных болей (мигрени) связаны с избыточной выработкой серотонина. Серотонин сужает сосуды, регулирует свертывание крови. Обладает антиаллергическим действием. Триптамин обладает сходным эффектом.

Аминокислота фенилаланин может в результате окисления присоединять две ОН-группы в кольце и превращаться в диоксифенилаланин (ДОФА). Из него под действием ДЕКАРБОКСИЛАЗЫ АРОМАТИЧЕСКИХ АМИНОКИСЛОТ образуется дофамин. Дофамин является предшественником катехоламинов — норадреналина и адреналина.

Кроме функции предшественника, ДОФАмин имеет свои специфические функции. Если ДОФА метилируется, то образуется a-метил-ДОФА. Это соединение является сильным ингибитором декарбоксилазы ароматических аминокислот. Применяется как лекарственный препарат для понижения артериального давления (называется — альдомет).

Пути использования аминокислот в организме

Основные пути использования аминокислот в клетках организма представлены на рис. 51.

Рис. 51. Пути использования аминокислот в клетках организма

Главный путь использования аминокислот – синтез специфических для организма белков: структурных, сократительных, белков-ферментов, гормонов белковой природы взамен распадающихся. Скорость обновления тканевых белков достаточно высока. Так период полураспада белков печени составляет около 9 суток, белков мышечной ткани около 120 суток.

Другой важнейший путь использования аминокислот – синтез различных биологически активных веществ. Даже если исключить из этой группы белки-ферменты и гормоны белковой природы, перенеся их в группу белков, останется достаточно многочисленная группа веществ: гормонов-полипептидов, гормонов — производных аминокислот и ряд других соединений, выполняющих в организме преимущественно регуляторные функции.

Часть аминокислот (и поступивших из пищеварительной системы, и образовавшихся при распаде тканевых белков) используется в качестве источника энергии. Некоторое количество аминокислот может превращаться в углеводы, в липиды. Хотя последнее наиболее вероятно при поступлении в организм избыточного количества белка. Еще один очень важный путь использования аминокислот – синтез заменимых аминокислот. Рассмотрим важнейшие пути использования аминокислот в клетках организма.

Читайте так же:  Какой жидкий л карнитин лучше

Синтез белков

Синтез белка это сложный многоступенчатый процесс, основными этапами которого являются транскрипция, активация аминокислот и трансляция. Рассмотрим основные этапы синтеза белка.

Транскрипция.

Специфика того или иного белка определяется набором аминокислот и порядком их соединения в белковой молекуле. Набор аминокислот и порядок их соединения закодирован в молекуле ДНК с помощью последовательности нуклеотидов. Каждая аминокислота кодируется тремя расположенными рядом нуклеотидами – триплетами или кодонами. Главным отличительным свойством различных нуклеотидов являются входящие в их состав азотистые основания, которых в ДНК встречается четыре вида: аденин, гуанин, тимин и цитозин. Сочетаниями из трех азотистых оснований можно образовать 64 различных триплета.

Молекулы ДНК находятся в ядре и не принимают непосредственного участия в синтезе белка. Информация о последовательности аминокислот в той или иной молекуле белка передается от ДНК к местам синтеза с помощью информационной РНК (и-РНК). Транскрипция — это процесс синтеза и-РНК на участке ДНК, несущем информацию о последовательности аминокислот в конкретной молекуле белка. Такой участок ДНК называется геном или цистроном.

Транскрипция начинается с разрыва водородных связей между двумя комплементарными цепями ДНК с помощью фермента ДНК-полимеразы. Затем происходит раскручивание спирали ДНК на участке, несущем нужную для синтеза белка информацию. Завершается транскрипция синтезом и-РНК при участии фермента РНК-полимеразы. В результате информация о последовательности аминокислот в белковой молекуле переносится в и-РНК. И-РНК выходит из ядра в цитоплазму и присоединяется к рибосоме.

Активация аминокислот

. В синтезе белка участвуют активные аминокислоты. Активация аминокислот начинается с их взаимодействия с АТФ, в результате которого образуется макроэргический комплекс аминокислоты (Ак) с АМФ (аминоациладенилат — Ак

АМФ) и неорганический пирофосфат (ФФн):

Затем происходит взаимодействие активированной аминокислоты с соответствующей данной аминокислоте транспортной РНК (т-РНК) с образованием макроэргического комплекса аминокислоты с т-РНК (аминоацил

Реакция катализируется ферментом аминоацил-т-РНК-синтетазой. Этот этап синтеза белка получил название рекогниции..

Транспортные РНК представляют собой сравнительно небольшие молекулы, состоящие из 80-100 нуклеотидов. Каждой аминокислоте соответствует от одной до шести видов т-РНК, с которыми она может образовывать комплекс. Транспортные РНК имеют два специфических триплета. Один из них кодон, к которому присоединяется аминокислота, другой – антикодон, который может присоединяться к кодону соответствующей аминокислоты в и-РНК по принципу комплементарности. Роль т-РНК сводится не только к доставке аминокислот к местам синтеза белка – рибосомам, но и переводу информации с последовательности нуклеотидов на последовательность аминокислот.

Трансляция

. Непосредственный синтез белка (трансляция) осуществляется на особых внутриклеточных образованиях, называемых рибосомами. Рибосомы построены из нуклеопротеинов, содержащих примерно 60% РНК и 40% различных белков. Они обеспечивают считывание генетической информации с и-РНК и реализацию ее в последовательности аминокислот в синтезируемой молекуле белка. Рибосомы обладают ферментативными свойствами, катализируя образование пептидных связей между аминокислотами. В процессе синтеза белка молекула и-РНК передвигается между двумя субъединицами рибосомы, к одной из которых присоединяется специфический белоксинтезирующий фермент (пептидилтрансфераза). В процессе этого перемещения кодоны и-РНК взаимодействуют с антикодонами т-РНК. При этом белоксинтезирующий фермент катализирует присоединение аминокислотного остатка т-РНК к полипептидной цепи. Образование и удлинение полипептидной цепи на рибосоме (элонгация) происходит с затратой энергии, источником которой является макроэргическое соединение гуанинтрифосфат (ГТФ).

Завершение синтеза белка (терминация) обеспечивается специальными кодонами в и-РНК (стоп-сигналами), которые не используются для кодирования аминокислот. Уже в процессе синтеза белка формируется первичная (последовательность аминокислот) и вторичная структура белковой молекулы. После завершения синтеза и отделения полипептидной цепи от рибосомы происходит формирование третичной и четвертичной структуры белка. В формировании третичной и четвертичной структуры белка участвуют дополнительные внутриклеточные органеллы (аппарат Гольджи).

Синтеза белка — энергоемкий процесс. Присоединение к полипептидной цепи одной аминокислоты требует затраты по меньшей мере пяти молекул АТФ. При активации аминокислоты АТФ распадается до АМФ, что эквивалентно затрате двух молекул АТФ. На этап трансляции затрачивается одна молекула ГТФ. В процессе элонгации расходуются две молекулы ГТФ на каждую присоединяемую к цепи аминокислоту. И, наконец, терминация (завершение синтеза) требует затраты еще одной молекулы ГТФ.

Ресинтез ГТФ происходит в реакции ГДФ с АТФ:

ГДФ + АТФ = ГТФ + АДФ

Следовательно, одним из важнейших условий синтеза белка является возможность обеспечения этого процесса достаточным количеством энергии.

Видео (кликните для воспроизведения).

Аминокислоты, не использованные для синтеза белка, подвергаются различным превращениям, которые, в большинстве своем начинаются с реакций трех типов: декарбоксилирования, трансаминирования, дезаминирования.

КОНЕЧНЫЕ ПРОДУКТЫ РАСПАДА АМИНОКИСЛОТ

В результате многообразных процессов в организме аминокислоты полностью распадаются до аммиака, углекислого газа и воды. Вода является необходимым веществом для всех обменных процессов. Углекислый газ участвует в построении карбонатной буферной системы, в активированной форме используется для синтеза жирных кислот, пуриновых и пиримидиновых оснований, углеводов (в процессе глюконеогенеза). Оставшееся его часть выводиться из организма легкими. Аммиак является одним из источников азота в организме.

Читайте так же:  Какие витамины нужны детям

Как видно, азот используется для поддержания азотистого равновесия, в том числе для синтеза белка, построения небелковых азотсодержащих веществ (пуриновых и пиримидовых азотистых оснований, холина, креатина, глюкозаминов и пр.). Однако определенная часть азота оказывается связанной в форме аммиака, который для организма является токсичным. Однако отравление им не происходит, так как в организме весьма активны процессы обезвреживания аммиака.

К общим путям превращения аминокислот относят процессы трансаминирования, дезаминирования, декарбоксилирования.

Первый шаг вступления аминокислот в общие пути метаболизма – удаление аминогруппы.

Существуют два типа реакций, удаляющих аминогруппу.

Реакции прямого дезаминированияпозволяют получить свободный аммиак:

R – CH – COOH → R – C – COOH + NH3↑ | || NH2 O

Реакции непрямого дезаминирования представляет собой сочетание реакции переаминирования (перенос аминогруппы аминокислоты на акцептор – чаще всего на α-кетоглутаровую кислоту) с последующей реакцией прямого дезаминирования образовавшейся аминокислоты (главным образом глутаминовой).

α-Аминокислота α-Кетокислота

ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ АМИНОКИСЛОТ –

реакция отщепления аминогруппы с выделением NH3.

Существует несколько способов дезаминирования:

а) восстановительное – с образованием карбоновых кислот

R – CH – COOH R – CH2 – COOH + NH3

б) окислительное – с образованием кетокислот

R – CH – COOH + 1/2O2 ↔ R – C – COOH + NH3

в) гидролитическое – с образованием гидроксикарбоновых кислот

R – CH – COOH + H2O ↔ R – CH – COOH + NH3

г) внутримолекулярное – с образованием ненасыщенных кислот

R – CH – COOH ↔ R1 – CH = CH – COOH + NH3

Такие реакции входят в группу прямого дезаминирования. Наиболее важную роль среди этой группы реакций у человека играет окислительное дезаминирование. Ферменты, катализирующие эти реакции, называются оксидазами (кофермент ФМН – флавинмононуклеотид и ФАД – флавинадениндинуклеотид) или дегидрогеназы (кофермент НАД + и НАДФ + ).

Реакции, катализируемые оксидазами, в клетке протекают медленно, а наибольшей активностью обладает фермент глутаматдегидрогеназа, роль которой в обмене аминокислот велика. Фермент глутаматдегидрогеназа широко представлен в печени, мозге и катализирует превращение глутаминовой кислоты в α-кетоглутаровую кислот:

ГДГ HOOC–CH2–CH2–CH–COOH HOOC–CH2-CH2-C-COOH+NH3 | || NH2 O Глутаминовая кислота α-кетоглутаровая кислота
CH3 COOH CH3 COOH COOH | | | | + 1/2O2 | CH-NH2 + CH2 C=O + CH2 CH2+NH3 | | | | | COOH CH2 COOH CH2 CH2аланин | пируват | | C=O HC–NH2 C=O | | | COOH COOH COOH α-кетоглутаровая α-глутаминовая α-кетоглутаровая кислота кислота кислота

Продукт реакции α-кетоглутаровая кислота является хорошим субстратом в реакциях переаминирования – реакции, в которых происходит как бы обмен аминогруппы на кетогруппу между аминокислотой и кетокислотой:

[3]

α-аланин → пируват (трансаминирование), α-глутаминовая кислота → кетоглутаровая кислота (окислительное дезаминирование).

Такое сочетание переаминирования аминокислот с участием кетоглутаровой кислоты с последующим дезаминированием глутаминовой кислоты получило название непрямого дезаминирования – основной путь дезаминирования аминокислот.

(Непрямое дезаминирование α-аминокислот связано с предварительным переносом их аминогруппы на кетоглутаровую кислоту путем переаминирования).

Большинство аминокислот теряют свою аминогруппу не путём описанного выше прямого дезаминирования, а передают аминогруппу на α-кетокислотный акцептор. ТРАНСАМИНИРОВАНИЕ – реакции, в ходе которых аминогруппа переносится от донорской аминокислоты к акцепторной α-кетокислоте. В результате получается α-кетокислота из донорской аминокислоты и новая аминокислота. Реакции катализируют ферменты трансаминазы с участием кофермента пиридоксальфосфата (производное Vit B6).

Трансаминирование происходит практически во всех органах. Играет основную роль в процессах мочевинообразования, глюконеогенеза, путях образования новых аминокислот.

Выделены трансаминазы, катализирующие переаминирование большинства аминокислот. Например, после поступления пищевых аминокислот из воротной вены значительная часть их в печени подвергается переаминированию. Исключением являются аминокислоты с разветвлённым углеводородным радикалом, для которых в печени нет соответствующих трансаминаз, о чём говорит более высокая концентрация таких аминокислот в крови, оттекающей от печени, по сравнению с концентрацией в крови воротной вены.

Аланиновая трансаминаза АЛТ АЛА + α-КГ ↔ Пируват + ГЛУ Аспарагиновая трансаминаза АСТ АСП + α-КГ ↔ Оксалоацетат + ГЛУ Тирозиновая трансаминаза ТТ ТИР + α-КГ ↔ р-ОН – фенилпируват + ГЛУ
| следующая лекция ==>
ТЕМА «ОБМЕН БЕЛКОВ В ОРГАНИЗМЕ». | В обмене азота в клетке

Дата добавления: 2018-03-01 ; просмотров: 641 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Инфекции человека

  • Бактериальные инфекции (41)
  • Биохимия (5)
  • Вирусные гепатиты (12)
  • Вирусные инфекции (43)
  • ВИЧ-СПИД (28)
  • Диагностика (30)
  • Зооантропонозные инфекции (19)
  • Иммунитет (16)
  • Инфекционные заболевания кожи (33)
  • Лечение (38)
  • Общие знания об инфекциях (36)
  • Паразитарные заболевания (8)
  • Правильное питание (41)
  • Профилактика (23)
  • Разное (3)
  • Сепсис (7)
  • Стандарты медицинской помощи (26)

Обмен аминокислот в тканях

Обмен белков в тканях.

Основная часть аминокислот, которые образуются в кишечнике из белков, поступает в кровь (95%) и небольшая часть — в лимфу. По воротной вене аминокислоты попадают в печень, где расходуются на биосинтез различных специфических белков (альбуминов, глобулинов, фибриногена). Другие аминокислоты током крови разносятся ко всем органам и тканям, транспортируются внутрь клеток, где они используются для биосинтеза белков.

Читайте так же:  Креатин это химия или нет

Неиспользованные аминокислоты окисляются до конечных продуктов обмена. Процесс расщепления тканевых белков катализируется тканевыми ферментами – протеиназами — катепсинами (часто их называют тканевыми протеазами).

Соотношение между аминокислотами в белках, которые распадаются и синтезируются, разное, поэтому часть свободных аминокислот должна быть преобразована в другие аминокислоты или окислена до простых соединений и выведена из организма.

Итак, в организме существует внутриклеточный запас аминокислот, которые в значительной мере пополняется за счет процессов взаимопревращения аминокислот, гидролиза белков, синтеза аминокислот и поступления их из внеклеточной жидкости. В то же время благодаря синтезу белков и другим реакцям (образование мочевины, пуринов и т.п.) постоянно происходит удаление свободных аминокислот из внеклеточной жидкости.

Пути обмена аминокислот в тканях.

В основе различных путей обмена аминокислот лежат три типа реакций: по аминной и карбоксильной группам и по боковой цепи. Реакции по аминной группе включают процессы дезаминирования, переаминирования, аминирования , по карбоксильной группе — декарбоксилирование. Безазотистая часть углеродного скелета аминокислот подвергается различным превращениям с образованием соединений, которые затем могут включаться в цикл Кребса для дальнейшего окисления.

Пути внутриклеточного превращения аминокислот сложны и перекрещиваются со многими другими реакциями обмена, в результате чего промежуточные продукты обмена аминокислот могут служить необходимыми предшественниками для синтеза различных компонентов клеток и быть биологически активными веществами.

Катаболизм аминокислот у млекопитающих (и у человека) происходит, в основном, в печени и немного слабее в почках.

Дезаминирование аминокислот.

Суть дезаминирования заключается в расщеплении аминокислот под действием ферментов на аммиак и безазотистый остаток (жирные кислоты, оксикислоты, кетокислоты). Дезаминирование может идти в виде восстановительного, гидролитического, окислительного и внутримолекулярного процессов. Последние два типа превалируют у человека и животных.

Окислительное дезаминирование подразделяется на две стадии. Первая стадия является ферментативной, она заканчивается образованием неустойчивого промежуточного продукта – иминокислоты (карбоновые кислоты, содержащие иминогруппу (=NH), которая во второй стадии спонтанно в присутствии воды распадается на аммиак и aльфа-кетокислоту. Ферменты, которые катализируют этот процесс, содержат в качестве простетической группы (органические соединение небелковой природы) НАД (никотинамидадениндинуклеотид) или ФАД (флавинадениндинуклеотид).

В организме человека наиболее активно протекает дезаминирование глутаминовой кислоты под действием фермента глутаматдегидрогеназы , которая находится в митохондриях клеток всех тканей. В результате этого процесса образует альфа-кетоглутаровая кислота, которая участвует во многих процессах обмена веществ.

Трансаминирование (переаминирование) аминокислот.

Обязательным условием трансаминирования является участие дикарбоновых аминокислот (глутаминовой и аспарагиновой), которые в виде соответствующих им кетокислот — альфа-кетоглутаровой и щавелевоуксусной могут взаимодействовать со всеми аминокислотами, за исключением лизина, треонина и аргинина.

При переаминировании происходит непосредственный перенос аминогруппы с аминокислоты на кетокислоту, а кетогруппы — с кетокислоты на аминокислоту без освобождения при этом аммиака. Этот процесс протекает в несколько этапов. Реакцию катализируют ферменты, относящиеся к классу трансфераз, их простетической группой является фосфорпиридоксаль-фосфорный эфир витамина В6. Процесс переаминирования широко распространен в живой природе. Его особенность — легкая обратимость.

Реакции переаминирования играют большую роль в обмене веществ. От них зависят такие важнейшие процессы, как биосинтез многих заменимых аминокислот из соответствующих им кетокислот, распад аминокислот, объединение путей углеводного и аминокислотного обмена, когда из продуктов распада глюкозы, например, пировиноградной кислоты, может образоваться аминокислота аланин и наоборот.

Восстановительное аминирование.

Этот процесс противоположен дезаминированию. Он обеспечивает связывание аммиака кетокислотами с образованием соответствующих аминокислот. Восстановительное аминирование катализируется хорошо функционирующей ферментной системой, обеспечивающей аминирование aльфа-кетоглутаровой или щавелевоуксусной кислоты с образованием глутаминовой или аспарагиновой кислоты.

[2]

При обезвреживании аммиака неорганическими и органическими кислотами происходит образование аммонийных солей. Этот процесс осуществляется в почках. Образовавшиеся аммонийные соли выводятся из организма с мочой и потом.

Декарбоксилирование аминокислот.

Процесс декарбоксилирования катализируется декарбоксилазами, специфическими для каждой аминокислоты, простетической группой которых служит пиридоксальфосфат. Эти ферменты относятся к классу лиаз. Процесс декарбоксилирования, который заключается в отщеплении от аминокислот СО2 с образованием аминов, можно показать на следующей схеме:

Механизм реакции декарбоксилирования аминокислот согласно общей теории пиридоксалевого катализа сводится к образованию пиридоксальфосфат-субстратного комплекса в активном центре фермента.

Таким путем из триптофана образуется триптамин, из гидрокситриптофана — серотонин. Из аминокислоты гистидина образуется гистамин . Из глутаминовой кислоты при декарбоксилировании образуется гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) .

Амины, образованные из аминокислот, называют биогенными аминами, так как они оказывают на организм мощный биологический эффект. Биогенные амины проявляют физиологическое действие в очень малых концентрациях. Так, введение в организм гистамина приводит к расширению капилляров и повышению их проницаемости, сужению крупных сосудов, сокращению гладких мышц различных органов и тканей, повышению секреции соляной кислоты в желудке. Кроме того, гистамин участвует в передаче нервного возбуждения.

Серотонин способствует повышению кровяного давления и сужению бронхов; его малые дозы подавляют активность центральной нервной системы, в больших дозах это вещество оказывает стимулирующее действие. В различных тканях организма большие количества гистамина и серотонина находятся в связанной, неактивной форме. Биологическое действие они проявляют только в свободной форме.

Читайте так же:  Солгар л карнитин жидкий

Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) накапливается в мозговой ткани и представляет собой нейрогуморальный ингибитор-медиатор торможения центральной нервной системы.

Большие концентрации этих соединений могут представлять угрозу для нормального функционирования организма. Однако в животных тканях имеется аминоксидаза , расщепляющая амины до соответствующих альдегидов, которые потом превращаются в жирные кислоты и распадаются до конечных продуктов.

«Обмен аминокислот в тканях» — это третья статья из цикла «Обмен белков в организме человека». Первая статья – « Расщепление белков в пищеварительном тракте ». Вторая статья « Обезвреживание продуктов гниения белков в кишечнике ».

Лекция № 2. Основные пути обмена аминокислот в тканях

План лекции:

1. Пути использования аминокислот в тканях.

2. Пути распада аминокислот (в виде формул):

2.1. Трансаминирование; роль АСТ и АЛТ.

2.2. Непрямое окислительное дезаминирование аминокислот, роль глутаматдегидрогеназы.

2.3. α-Декарбоксилирование, образование биогенных аминов (гистамина, ГАМК, серотонина и др.), инактивация биогенных аминов.

3. Наследственные болезни обмена аминокислот (ФКУ, алкаптонурия, альбинизм и др.).

Содержание лекционного материала.

1. Пути использования аминокислот в тканях.

Основные направления использования аминокислот в тканях:

a) Синтез специфических белков.

b) Синтез азотсодержащих небелковых соединений (креатин, пуриновые и пиримидиновые нуклеотиды, гем, адреналин и др.).

c) Использование углеродных скелетов аминокислот для образования глюкозы – глюкогенные аминокислоты.

d) Использование углеродных скелетов аминокислот для образования кетоновых тел – кетогенные аминокислоты.

e) Полное окисление до конечных продуктов с целью получения энергии.

2. Пути распада аминокислот.

Общая схема распада аминокислот представлена ниже:

CO2

ЦТК

2.1. Трансаминирование; роль АСТ и АЛТ.

Трансаминирование – это перенос α-аминогруппы от аминокислоты на

α-кетокислоту без образования свободного аммиака:

Ферменты, катализирующие эту реакцию, называются трансаминазы или аминотрансферазы. Это сложные ферменты, которые в качестве кофактора содержат пиридоксальфосфат (витамин В6),который находится в активном центре фермента и принимает участие в переносе аминогруппы.

Роль реакции трансаминирования: 1) синтез заменимых аминокислот; 2) первая стадия непрямого окислительного дезаминирования аминокислот.

В клинико-диагностической практике широко используется определение активности АЛТ и АСТ в сыворотке крови.

2.2. Непрямое окислительное дезаминирование аминокислот, роль глутаматдегидрогеназы.

Непрямое окислительное дезаминирование — это основной путь распада аминокислот в тканях. Происходит в две стадии:

1-ая стадия. Трансаминирование: все аминокислоты передают свою альфа-аминогруппу на альфа-кетоглутаровую кислоту.

2-ая стадия. Прямое окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты.

Глутаматдегидрогеназа (ГДГ) проявляет высокую активность в митохондриях клеток практически всех органов. Реакция окислительного дезаминирования проходит в две стадии:

ГДГ- олигомер, состоящий из 6 субъединиц (молекулярная масса 312 кД). Глутаматдегидрогеназа играет важную роль в обмене аминокислот, так как является регуляторным ферментом аминокислотного обмена.

2.3. α-Декарбоксилирование, образование биогенных аминов (гистамина, ГАМК, серотонина и др.), инактивация биогенных аминов.

Альфа-декарбоксилирование аминокислот – это необратимая реакция. Ферменты – декарбоксилазы содержат пиридоксальфосфат (вит. В6) в качестве кофактора. Реакция декарбоксилирования в общем виде:

В результате реакции образуются первичные амины, которые обладают высокой биологической активностью, поэтому их называют «биогенными аминами».

Гистамин (Г) – является одним из медиаторов аллергических реакций немедленного типа и нейромедиатором в ЦНС, стимулирует сокращение гладких мышц бронхов, расширяет капилляры и повышает их проницаемость; замедляет сердечный ритм и стимулирует образование соляной кислоты в желудочно-кишечном тракте.

ГАМК – тормозной нейромедиатор ЦНС.

Триптамин обладает сосудосуживающим эффектом (приводит к увеличению АД).

Серотонин играет роль нейромедиатора в ЦНС, обладает тормозным эффектом, играет важную роль в регуляции эмоционального поведения, сна, двигательной активности, пищевого поведения. Серотонин повышает функциональную активность тромбоцитов и их склонность к агрегации и образованию тромбов. Стимулируя специфические серотониновые рецепторы в печени, серотонин вызывает увеличение синтеза печенью факторов свёртывания крови. Он повышает проницаемость сосудов, усиливает хемотаксис и миграцию лейкоцитов в очаг воспаления.

Дофамин играет роль нейромедиатора в ЦНС, обладает возбуждающим эффектом, является предшественником в синтезе норадреналина (тормозной нейромедиатор) и адреналина.

[1]

Видео (кликните для воспроизведения).

Избыточное накопление биогенных аминов может вызывать различные патологические отклонения. В связи с этим большое значение имеют механизмы инактивации биогенных аминов. Одним из способов инактивации является реакция прямого окислительного дезаминирование:

Источники


  1. Уфимцев, П.Я. Метод краевых волн в физической теории дифракции / П.Я. Уфимцев. — М.: [не указано], 2001. — 85 c.

  2. Спортивная медицина. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2006. — 91 c.

  3. Рахим, Хаитов Иммуногенетика сахарного диабета 1 типа / Хаитов Рахим , Леонид Алексеев und Иван Дедов. — М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2013. — 116 c.
Общие пути распада аминокислот
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here