Катаболизм аминокислот

Аминокислоты, поступающие в организм в количествах, превышающих потребности, связанные с биосинтезом белков, запасаться в организме не могут и используются как метаболическое топливо.

Катаболизм аминокислот чаще всего начинается с реакции дезаминирования – удаления α-аминогруппы. Дезаминированию подвергаются все аминокислоты, кроме лизина.

Различают следующие виды дезаминирования:

а) окислительное – для Glu

б) неокислительное – для Ser, Thr, His, Cys.

в) непрямое – для всех остальных аминокислот.

Непрямое дезаминирование аминокислот протекает в 2 стадии. Первая стадия – реакция переаминирования. Реакциями переаминирования называют реакции переноса аминогруппы от аминокислоты на кетокислоту с образованием новой аминокислоты и новой кетокислоты, а ферменты, катализирующие эти реакции, получили название аминотрансфераз или трансаминаз. Основным акцептором (сборщиком) аминогрупп является 2-оксоглутарат.

Кроме того, в роли промежуточных акцепторов аминогрупп могут выступать пируват и оксалоацетат. Образующиеся при этом, соответственно, аланин и аспартат могут передавать свою аминогруппу на 2-оксоглутарат с образованием глутамата. Таким образом, аминогруппы большинства аминокислот собираются в составе глутамата.

Вторая стадия: собственно дезаминирование. Реакция катализируется глутаматдегидрогеназой (ГДГ) – митохондриальным ферментом, использующим в качестве кофермента НАД⁺. Реакция обратима и функционирует как в процессах катаболизма, так и биосинтеза аминокислот.

ГДГ печени является регуляторным ферментом. ГТФ и АТФ являются аллостерическими ингибиторами, тогда как ГДФ и АДФ служат аллостерическими активаторами. Следовательно, снижение энергетического заряда ускоряет окисление аминокислот.

Определение активности АлАТ в сыворотке крови широко используется в клинике с целью ранней диагностики и мониторинга заболеваний печени.

5. Обмен аммиака: источники, связывание в тканях, транспорт

Другими (помимо аминокислот) источниками аммиака в организме являются:

2) глутамин + Н₂О ® глутамат + NH₃

3) амины (R-CH₂-NH₂ + H₂O + O₂ ® R-C=O + NH₃ + H₂O₂)

4) аденин + Н₂О ® гипоксантин + NH₃

5) распад пиримидиновых оснований:

3-уреидопропионат + Н₂О ® b-аланин + СО₂ + NH₃

Образовавшийся аммиак – вещество крайне токсичное, особенно опасное для мозга. Причины токсичности аммиака:

а) аммиак сдвигает реакцию, катализируемую глутаматдегидрогеназой в сторону образования глутамата

2-оксоглутарат + НАДН·Н⁺ + NH₃ → глутамат + НАД⁺

Снижение концентрации 2-оксоглутарата вызывает угнетение обмена аминокислот (переаминирования) и гипоэнергетическое состояние (угнетение ЦЛК).

б) аммиак усиливает синтез глутамина из глутамата в нервной ткани

глутамат + NH₃+ АТФ → глутамин + АДФ + Н₃РО₄

Накопление глутамина в нервных клетках приводит к повышению осмотического давления и в больших концентрациях может вызвать отек мозга. Снижение концентрации глутамата нарушает обмен нейромедиаторов, в частности синтез γ-аминомасляной кислоты (ГАМК) – основного тормозного медиатора.

Глутамат → ГАМК + СО₂

Это приводит к преобладанию процессов возбуждения над процессами торможения и вызывает судороги.

в) Аммиак в крови и цитозоле образует ион NH₄⁺

NH₃ + H⁺ → NH₄⁺

Накопление NH₄⁺ нарушает трансмембранный перенос ионов, в частности одновалентных катионов Na⁺ и К⁺, что также влияет на проведение нервных импульсов.

Образовавшийся в клетках аммиак связывается (обезвреживается) и выводится из организма почками в виде конечных продуктов азотистого обмена: 1) мочевины – синтезируется в печени и 2) аммонийных солей – образуются в почках.

Существует несколько способов обезвреживания и выведения аммиака в разных тканях. 1) Образование глутамата из 2-оксоглутарата катализируется глутаматдегидрогеназой (ГДГ). Вклад этой реакции в обезвреживание аммиака невелик. 2) Основной реакцией обезвреживания аммиака почти во всех тканях является синтез глутамина под действием глутаминсинтетазы:

Глутаминсинтетаза обладает высоким сродством к аммиаку, и благодаря этой реакции в крови и тканях поддерживается низкая концентрация NH₃.

Глутамин является транспортной формой аммиака, т.к. представляет собой нейтральную кислоту, способную легко проникать через клеточные мембраны путем облегченной диффузии (в отличие от глутаминовой кислоты, требующей механизмов активного транспорта).

Образовавшийся в тканях глутамин транспортируется в почки и печень.

Дата добавления: 2015-07-15