Трансаминирование

Трансаминирование-реакцияпереносаα-аминогруппысаминокислотынаα-кетокислоту,врезультатечегообразуютсяноваякетокислотаиноваяаминокислота.

Реакциикатализируютферментыаминотрансферазы,коферментомкоторыхслужитпиридоксальфосфат(ПФ)-производноевитаминаВ6

Вступатьвреакциитрансаминированиямогутпочтивсеаминокислоты,заисключениемлизина, треонинаипролина.

Реакцияпо типу«пинг-понг»

В таких реакциях первый продукт должен уйти из активного центра фермента до того,каквторойсубстратсможеткнемуприсоединиться.

Реакции трансаминирования играют большую роль в обмене аминокислот. Посколькуэтотпроцессобратим,ферментыаминотрансферазыфункционируюткаквпроцессахкатаболизма,так ибиосинтезааминокислот.

Дезаминированиеаминокислот

Дезаминирование аминокислот - реакция отщепления α-аминогруппы от аминокислоты, врезультатечегообразуетсясоответствующаяα-кетокислота(безазотистыйостаток)ивыделяетсямолекулааммиака.

1. Окислительноедезаминирование

Наиболее активно в тканях происходит дезаминирование глутаминовой кислоты. Реакциюкатализируетфермент глутаматдегидрогеназа, коферментом глутаматдегидрогеназы являетсяNAD⁺.

2. Непрямоедезаминирование(трансдезаминирование)

Большинствоаминокислотнеспособнодезаминироватьсяводнустадию,подобноГлу.Аминогруппытакихаминокислотврезультатетрансаминированияпереносятсянаα-кетоглутарат с образованием глутаминовой кислоты, которая затем подвергается прямомуокислительномудезаминированию.

Неокислительноедезаминированиесеринакатализируетсериндегидратаза.

Неокислительноедезаминированиетреонинакатализируетферменттреониндегидратаза.

Реакция начинается с отщепления молекулы воды и образования метиленовой группы, затемпроисходитнеферментативнаяперестройкамолекулы,врезультатекоторойобразуетсяиминогруппа,слабосвязаннаяса-углеродныматомом.Далееврезультатенеферментативногогидролизаотщепляетсямолекулааммиакаиобразуетсяпируват.

Декарбоксилированиеаминокислотиихпроизводных

Некоторыеаминокислотыиихпроизводныемогутподвергатьсядекарбоксилированию-отщеплениюос-карбоксильной группы.

Реакции декарбоксилирования необратимы и катализируются ферментами

Продуктами реакции являются СО₂и амины, которые оказывают выраженное биологическоедействиенаорганизм(биогенныеамины):

декарбоксилазами.

43. Гниениебелковвкишечнике(схемараспадааминокислот)иобезвреживаниепродуктовгниения.

Многочисленные превращения аминокислот, вызванные деятельностью микроорганизмовкишечника, получили общее название «гниение белков в кишечнике». Так, в процессераспадасеросодержащихаминокислот(цистин,цистеин,метионин)вкишечникеобразуютсясероводород H₂S и метил-меркаптанCH₃SH.

Диаминокислоты–орнитинилизин–подвергаютсяпроцессудекарбоксилированиясобразованиемтоксичных аминов–путресцинаикадаверина.

Из ароматических аминокислот: фенилаланин, тирозин и триптофан – при аналогичномбактериальномдекарбоксилированииобразуютсясоответствующиеамины:фенилэтиламин,параоксифенилэтиламини индолилэтиламин(триптамин).

Крометого,микробныеферментыкишечникавызываютпостепенноеразрушениебоковыхцепей циклических аминокислот, в частности тирозина и триптофана, с образованиемядовитыхпродуктовобмена–соответственнокрезолаифенола,скатолаииндола.

Послевсасыванияэтипродуктычерезворотнуювенупопадаютвпечень,гдеподвергаютсяобезвреживаниюпутемхимическогосвязыванияссернойилиглюкуроновойкислотой

с образованием нетоксичных, так называемых парных, кислот (например,фенолсернаякислотаилиска-токсилсернаякислота).Последниевыделяютсясмочой.Механизмобезвреживанияэтихпродуктовизучендетально.

Впеченисодержатсяспецифическиеферменты–арилсульфотрансферазаиУДФ-глюкоронилтран-сфераза,катализирующиесоответственнопереносостаткасернойкислоты из ее связанной формы – 3'-фосфоаденозин-5'-фосфосульфата (ФАФС) иостатка глюкуроновой кислоты также из ее связанной формы – уридил-дифосфоглюкуроновойкислоты(УДФГК)налюбойизуказанныхпродуктов.

Индол(какискатол)предварительноподвергаетсяокислениювиндоксил(соответственно

скатоксил), который взаимодействует непосредственно в ферментативной реакции сФАФСилисУДФГК.Так,индолсвязываетсяввидеэфиросернойкислоты.Калиеваясоль этой кислоты получила название животного индикана, который выводится смочой.

Поколичествуиндиканавмочечеловекаможносудитьнетолькооскоростипроцессагниениябелковвкишечнике,ноиофункциональномсостояниипечени.

43. Источникиаммиакаворганизме(написатьреакции).Рольсвободныхаминокислот вобезвреживанииаммиака.

Катаболизм аминокислот в тканях происходит постоянно со скоростью∼100г/сут.Приэтомврезультатедезаминированияаминокислотосвобождаетсябольшоеколичествоаммиака.

476

СхемаA

СхемаБ

СхемаВ

Значительноменьшиеколичестваегообразуютсяпридезаминированиибиогенныхаминов и нуклеотидов. Основные источники аммиака в клетках представлены втабл.9-3.

Часть аммиака образуется в кишечникев результате действия бактерий напищевыебелки(гниениебелковвкишечнике)ипоступаетвкровьворотнойвены.В печени задерживается большое количество аммиака, что поддерживаетнизкое содержание его в крови.В крови и цитозоле клеток при физиологическихзначенияхрН аммиакпереходитвионаммония-NH4⁺

Аммиак-токсичноесоединение.Даженебольшоеповышениеегоконцентрацииоказываетнеблагоприятноедействиенаорганизм,ипреждевсегонаЦНС.К симптомам гипераммониемии относят тремор, нечленораздельную речь,тошноту,рвоту,головокружение,судорожныеприпадки,потерюсознания.Втяжѐлыхслучаяхразвиваетсякомаслетальным исходом.

Механизмтоксическогодействияаммиаканамозгиорганизмвцелом,очевидно,связансдействиемегонанесколькофункциональныхсистем.

7. Аммиак легко проникает через мембраны в клетки и в митохондрияхсдвигаетреакцию,катализируемуюглутаматдегидрогеназой,всторонуобразованияглугамата:

α-Кетоглутарат+NADH+Н⁺+NH₃→Глутамат+NAD⁺.

Уменьшениеконцентрацииα-кетоглутаратавызывает:

7. угнетениеобмена аминокислот (реакции транса-минирования) и,следовательно,синтезаизнихнейромедиаторов(ацетилхолина,дофаминаидр.);

8. гипоэнергетическоесостояниеврезультатесниженияскоростиЦТК.

477

Таблица9-3.Основныеисточникиаммиака

Источник Процесс Ферменты ^{Локализацияпроцесса}

Аминокислоты

Непрямоедезаминирование(основнойпуть

дезаминированияаминокислот)

Окислительное

дезаминированиеглутамата

Неокислительное

дезаминированиеГис,Сер,Тре

Окислительноедезаминированиеаминокислот

(малозначимыйпутьдезаминирования)

Аминотрансферазы,ПФГлутаматдегидрогеназа,NAD⁺

Глутаматдегидрогеназа,NAD⁺

Гистидаза-Серин,треониндегидратазы,ПФ

ОксидазаL-аминокислот,FMN

Всеткани

Всеткани

Преимущественнопечень

Печеньипочки

Биогенныеамины

Окислительное

дезаминирование (путьинактивациибиогенныхаминов)

Аминооксидазы,FAD Всеткани

АМФ Гидролитическоедезаминирование

АМФ-дезаминаза Интенсивноработающаямышца

Свободные аминокислоты всасываются и после транспорта кровьювключаютсявклеткахвразличныепутииспользования,главнымизкоторыхявляетсясинтезсобственныхбелков.Крометого,аминокислоты

используются для синтеза других азотсодержащих соединений, напримертаких, как тироксин, адреналин, гистамин, выполняющих специфическиефункции. Аминокислоты используются также как источники энергии,включаясьвпуть катаболизма.

43. Пути образования и обезвреживания аммиака. Первичное иокончательноеобезвреживаниеаммиака.Глюкозо-аланиновыйцикл.

ОрнитиновыйциклКребса.СвязьсЦТК.Рольсвободныхаминокислотвпроцессеобезвреживанияаммиака.

Аммиак(NН3)–продуктобменабольшинствасоединений,содержащихамино-и

амидогруппы.Главнымпутѐмобразованияаммиакаслужитокислительноедезаминирование.Аммиак – очень токсичное вещество, особенно для нервной системы. При физиологическихзначениях рН молекула NН3 легко превращается в ион аммония NН4+, который не способенпроникатьчерезбиологическиемембраныизадерживаетсявклетке.Накопление

NН4+ вызывает торможение заключительных этапов цикла трикарбоновых кислот иснижениепродукцииАТФ.Поэтомуворганизмесуществуетрядмеханизмовсвязывания(обезвреживания)аммиака