Общие пути обмена аминокислот

Пути распада аминокислот до конечных продуктов можно разделить на 3 группы:

1. Пути распада, связанные с превращением NH2-групп.

2. Декарбоксилирование -СООН групп.

3. Превращения углеродного скелета аминокислот.

Превращение -аминогрупп аминокислот.

В тканях организма происходит отщепление аминогрупп с образованием аммиака. Этот процесс называется дезаминированием. Возможны 4 типа дезаминирования:

1. Восстановительное

R-CH-COOH R-CH2-COOH + NH3

|

NH2

2. Гидролитическое

R-CH-COOH R-CH-COOH + NH3

| |

NH2 OH

3. Внутримолекулярное

R-CH2-CH-COOH R-CH=CH-COOH + NH3

|

NH2

4. Окислительное

R-CH-COOH R-C-COOH + NH3

| ||

NH2 O

Окислительное дезаминирование бывает 2 видов: прямое и непрямое (трансдезаминирование).

Прямое окислительное дезаминирование осуществляется оксидазами. В качестве кофермента содержат ФМН или ФАД. Продуктами

реакции являются кетокислоты и аммиак.

Трансдезаминирование – основной путь дезаминирования аминокислот. Трансдезаминирование проходит в 2 этапа.

Первый – трансаминирование – перенос аминогруппы с любой аминокислоты на -кетокислоту без промежуточного образования аммиака;

Второй – собственно окислительное дезаминирование.

В результате первого этапа аминогруппы «собираются» в составе глутаминовой кислоты. Второй этап связан с окислительным дезаминированием глутаминовой кислоты.

Трансаминирование аминокислот было открыто советскими учеными Браунштейном и Крицман (1937г).

R R1 R R1

| | | |

HC-NH2 + C=O C=O + HC-NH2

| | | |

COOH COOH COOH COOH

Реакция трансаминирования обратима, она катализируется ферментами – аминотрансферазами.

Акцептором аминогрупп в реакциях трансаминирования являются три - кетокислоты: пируват, оксалоацетат, 2-оксоглутарат. Наиболее часто акцептором NH2-групп служит 2-оксоглутарат ( -кетоглутарат), реакция приводит к образованию глутаминовой кислоты:

1. СН3 COOH CH3 COOH

| | АЛТ | |

НСNH2 + CH2 C=O + (CH2)2

| | | |

COOH CH2 COOH CHNH2

| |

C=O COOH

| глутамат

COOH

Аминотрансферазы содержат в качестве кофермента производные пиридоксина (витамин В6) – пиридоксаль-фосфат и пиридоксамин-фосфат.

(Механизм реакции трансаминирования с участием пиридоксальфосфата – учебник.)

2. Окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты.

Биологический смысл реакций трансаминирования состоит в том, чтобы собрать аминогрупы всех распадающихся аминокислот в составе одной аминокислоты – глутаминовой. Глутаминовая кислота поступает в митохондрии клеток, где происходит второй этап трансдезаминирования – собственно дезаминирование глутаминовой кислоты. Реакция катализируется глутаматдегидрогеназой, которая в качестве кофермента содержит НАД+ или НАДФ+.

COOH СООН

| |

(CH2)2 (CH2)2

| |

CHNH2 НАД НАДН+Н+ C=O

| |

COOH COOH

Клиническое значение определения активности трансаминаз.

Для клинических целей определяют активность АлТ и АсТ, которые катализируют следующие реакции:

Аспартат + -кетоглутарат оксалоацетат + глутамат

Аланин + -кетоглутарат пируват + глутамат

В сыворотке крови здоровых людей активность этих трансаминаз ниже, чем в органах. При поражении органов наблюдается выход трансаминаз из очага поражения в кровь. Так, при инфаркте миокарда уровень АсТ сыворотки крови уже через 3-5 ч после наступления инфаркта повышается в 20-30 раз. При гепатитах повышается более умеренное и затяжное.

Декарбоксилирование аминокислот.

Процесс отщепление карбоксильной группы в виде СО2 называется декарбоксилированием и приводит к образованию биогенных аминов, которые оказывают фармакологическое действие на физиологические функции человека.

Серотонин обладает сосудосуживающим действием, участвует в регуляции артериального давления, t тела, дыхания, медиатор нервных процессов.

Дофамин- предшественник катехоламинов.

гистидин гистамин

Гистамин обладает сосудорасширяющим действием. Он образуется в области воспаления, участвует в развитии аллергических реакций.

НООС-(СН2)2-СН-СООН СН2-СН2-СН2-СООН

| |

глутамат NH2 NH2 -аминомасляная кислота (ГАМК)

ГАМК является тормозным медиатором. В лечебной практике используется при лечении эпилепсии (резкое сокращение частоты припадков).

Орнитин декарбоксилируясь дает диамин – путресцин, а лизин – кадаверин.

СН2-СН2-СН2-СН-СООН СН2-СН2-СН2-СН2-NH2;

| | |

NH2 NH2 NH2

CH2-CH2-CH2-CH2-CH-COOH СН2-СН2-СН2-СН2-CH2-NH2

| | |

NH2 NH2 NH2

В организме биогенные амины подвергаются реакции окислительного дезаминирования с образованием альдегидов и аммиака. Процесс осуществляется при участии моноаминооксидаз.

Схематически механизм трансдезаминирования можно представит так:

Пути превращения аминокислот в печени.

Включение углеродных скелетов аминокислот в цикл лимонной кислоты.