 |
Общие пути катаболизма аминокислот в тканях.
|
|
|
|
Тема 2. ОБЩИЕ ПУТИ КАТАБОЛИЗМА АМИНОКИСЛОТ. ОБРАЗОВАНИЕ АММИАКА В ОРГАНИЗМЕ И ПУТИ ЕГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ
Практическая значимость темы. Для большинства аминокислот характерны общие реакции, связанные с превращениями их амино- и карбоксильных групп - реакции трансаминирования, дезаминирования и декарбоксилирования. Роль этих превращений в организме велика, так как перечисленные типы реакций обеспечивают интеграцию аминокислотного обмена с метаболизмом углеводов и липидов, способствуют перераспределению азота в организме, участвуют в образовании биомолекул, способных регулировать обмен веществ и ряд физиологических процессов.
Аммиак, образующийся в организме человека в реакциях катаболизма азотсодержащих соединений, чрезвычайно токсичен и должен быть обезврежен путём превращения его в мочевину. Поэтому согласованное протекание метаболического превращения аммиака в мочевину имеет важное значение для сохранения здоровья. Понимание патогенеза расстройств, возникающих при заболеваниях печени (гепатит, цирроз) и врождённых дефектах ферментов цикла мочевинообразования, лечение больных, страдающих этими заболеваниями, требуют знания механизмов обезвреживания аммиака в тканях.
Цель занятия. После изучения данной темы студент должен знать общие пути катаболизма аминокислот в тканях и их биологическую роль, основные источники образования аммиака и пути его обезвреживания в организме, их регуляцию, возможные причины нарушений, уметь применять приобретённые знания для решения теоретических и практических задач.
Исходный уровень знаний.
1. Строение аминокислот (аланин, аспартат, аспарагин, аргинин, глутамат, глутамин, гистидин, тирозин, триптофан, цистеин).
|
|
|
2. Кислотно-основные свойства органических соединений.
3. Высокоэнергетические фосфатные соединения: роль в организме.
4. Цикл трикарбоновых кислот: реакции, роль в организме.
5. Принципы диагностики врождённых дефектов ферментов.
Общие пути катаболизма аминокислот в тканях.
К общим путям катаболизма аминокислот относятся реакции трансаминирования, дезаминирования и декарбоксилирования.
2.1.1. Трансаминирование аминокислот – перенос аминогруппы (NН2-) от аминокислоты на α-кетокислоту без промежуточного образования аммиака. Реакции трансаминирования катализируют ферменты – аминотрансферазы (или трансаминазы). Кофермент аминотрансфераз – пиридоксальфосфат (производное витамина В6). В реакции принимает участие альдегидная группа кофермента. Реакция легко обратима. Механизм реакции трансаминирования представлен на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1. Механизм переноса аминогруппы с аминокислоты на α-кетокислоту в реакции трансаминирования.
Примеры реакций трансаминирования:
Роль реакций трансаминирования в организме:
· участие в непрямом дезаминировании аминокислот;
· путь синтеза заменимых аминокислот;
· образующиеся в реакции α-кетокислоты могут включаться в общий путь катаболизма и глюконеогенез.
2.1.2. Дезаминирование аминокислот – отщепление аминогруппы от аминокислоты с образованием аммиака (NН3). В тканях человека преобладает окислительное дезаминирование, то есть сопряжённое с переносом водорода.
Большинство ферментов, участвующих в окислительном дезаминировании аминокислот, при физиологических значениях рН малоактивны. Поэтому основная роль в окислительном дезаминировании принадлежит глутаматдегидрогеназе, которая катализирует прямое окислительное дезаминирование глутамата. В качестве кофермента используются НАД+ или НАДФ+ (производные витамина РР). Реакция обратима.
|
|
|
Глутаматдегидрогеназа – аллостерический фермент, его аллостерическими активаторами являются АДФ и ГДФ, аллостерическими ингибиторами – АТФ, ГТФ и НАДН.
Непрямое дезаминирование характерно для большинства аминокислот. Оно называется непрямым, потому что происходит в 2 этапа:
1. на первом этапе аминокислота подвергается трансаминированию с образованием глутамата;
2. на втором этапе происходит окислительное дезаминирование глутамата (см. рисунок 4).
Рисунок 2.2. Схема непрямого дезаминирования аминокислот.
Участие аминотрансфераз в этом процессе позволяет собрать аминогруппы различных аминокислот в составе одной аминокислоты – глутамата, который затем подвергается окислению с образованием аммиака и α-кетоглутарата.
2.1.3. Декарбоксилирование аминокислот – отщепление карбоксильной группы от аминокислоты с образованием СО2. Продуктами реакций декарбоксилирования аминокислот являются биогенные амины, участвующие в регуляции обмена веществ и физиологических процессов в организме (см. таблицу 2.1).
Таблица 2.1
Биогенные амины и их предшественники.
| Аминокислота | Биогенный амин |
| Гистидин | Гистамин |
| Глутамат | γ-аминомасляная кислота (ГАМК) |
| Тирозин | Дофамин |
| Триптофан | Триптамин |
| Серотонин | |
| Цистеин | Тиоэтиламин |
| Таурин |
Реакции декарбоксилирования аминокислот и их производных катализируют декарбоксилазы аминокислот. Кофермент – пиридоксальфосфат (производное витамина В6). Реакции являются необратимыми.
2.1.3.1. Примеры реакций декарбоксилирования. Некоторые аминокислоты непосредственно подвергаются декарбоксилированию:
Гистамин обладает мощным сосудорасширяющим действием, особенно капилляров в очаге воспаления; стимулирует желудочную секрецию как пепсина, так и соляной кислоты, и используется для исследования секреторной функции желудка.
ГАМК – тормозный медиатор в центральной нервной системе.
Ряд аминокислот подвергается декарбоксилированию после предварительного окисления.
Серотонин образуется главным образом в клетках центральной нервной системы, обладает сосудосуживающим действием. Участвует в регуляции артериального давления, температуры тела, дыхания, почечной фильтрации.
|
|
|
Дофамин служит предшественником катехоламинов; является медиатором ингибирующего типа в центральной нервной системе.
Таурин образуется главным образом в печени; участвует в синтезе парных желчных кислот (таурохолевой кислоты).
2.1.3.2. Катаболизм биогенных аминов. В органах и тканях существуют специальные механизмы, предупреждающие накопление биогенных аминов. Основной путь инактивации биогенных аминов – окислительное дезаминирование с образованием аммиака – катализируется моно- и диаминооксидазами.
Моноаминооксидаза (МАО) - ФАД-содержащий фермент – осуществляет реакцию:
В клинике используются ингибиторы МАО (ниаламид, пиразидол) для лечения депрессивных состояний.
|
|
|
