Часть 6

СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ПУТИ ОБМЕНА ОТДЕЛЬНЫХ АМИНОКИСЛОТ.

    Эти пути обмена определяются различиями в строении радикалов аминокислот /АК/, поэтому они разнообразны и многочисленны. Вступая  в эти специфические реакции, АК-ты принимают участие во многих важных процессах:

     а) в синтезе гормонов и нейромедиаторов, 

     б) в синтезе простетических групп сложных белков - хромопротеинов и нуклеопротеинов, 

     в) в синтезе сложных липидов,

     г) синтезе веществ, содержащих макроэргическую связь и являющихся источником энергии для клеток,

     д) в обезвреживании токсических веществ.

    Вступая в эти процессы, АК-ты участвуют в них как всей своей молекулой, так и своими отдельными фрагментами (или группировками). Ими являются аминогруппа (NH₂) и одноуглеродные фрагменты: -СН₃, -CH₂-, -С=О, -СН= , -СН₂ОН.

    Одноуглеродные фрагменты образуются из простейших аминокислот - глицина, серина, аланина и треонина под действием ферментов,  коферментом которых является тетрагидрофолиевая кислота/ТГФК/.  ТГФК - производное витамина В_с (фолиевой кислоты),  она образуется из фолиевой кислоты в результате ее восстановления с помощью НАДФН₂. Одноуглеродный фрагмент, соединенный с ТГФК называют активным одноуглеродным фрагментом или " активный С₁".

Рекомендуемые материалы

ОБМЕН ГЛИЦИНА И СЕРИНА.

     Это заменимые аинокислоты, которые превращаются друг в друга.

  Основным путем распада глицина является его распад на СО₂, Н₂О и метилен-ТГФК (активный С₁):

     Из метилен-ТГФК могут образовываться все другие формы активного С₁:  формил-ТГФК, метил-ТГФК, метен-ТГФК, оксиметил-ТГФК в результате реакций окисления или восстановления метилен-ТГФК.

     Активный С₁, образовавшийся из глицина участвует в синтезе пуриновых азотистых оснований. Кроме того, глицин всей своей молекулой участвует в синтезе гема гемоглобина и других гемопротеинов, в синтезе пуриновых азотистых оснований, в синтезе парных желчных кислот (гликохолевая кислота),  в синтезе креатина, в синтезе трипептида глютатиона. Также глицин в печени участвует в обезвреживании бензойной кислоты, которая превращается в гиппуровую кислоту:

     Основным путем распада серина является его превращение в метилен-ТГФК и глицин:

     Всей своей молекулой серин участвует в синтезе сложных липидов - фосфолипидов. Он участвует в синтезе фосфатидилсерина, который декарбоксилируется и превращается в фосфатидилэтаноламин, который после метилирования превращается в фосфатидилхолин. В реакции метилирования участвует активная форма метионина - S-аденозилметионин.

     Серин в составе белков-ферментов участвует в формировании каталитического центра фермента,  например,  в сериновых  протеазах: трипсине, химотрипсине и др. Также серин участвует в формировании гидратной оболочки белков, потому что является полярной аминокислотой.

ОБМЕН СЕРУСОДЕРЖАЩИХ АМИНОКИСЛОТ: МЕТИОНИНА И ЦИСТЕИНА.

     Метионин - это незаменимая аминокислота, а цистеин - заменимая.

     Главной особенностью обмена метионина является то,  что из него тоже образуется активный С₁ в виде СН₃-группы, которая участвует в различных синтезах.  Однако,  этот активный С₁ образуется без участия ТГФК. Чтобы стать источником СН₃- группы, метионин подвергается активации с участием АТФ.  В результате этой реакции от АТФ отщепляются все три остатка фосфорной кислоты, а аденозин присоединяется к атому серы метионина. Так образуется активная форма метионина - S- аденозил-метионин.

     S-аденозил-метионин участвует в реакциях трансметилирования. Наиболее важный из них синтез фосфатидилхолина из фосфатидилэтаноламина,  обезвреживание биогенных аминов с участием О-метилтрансфераз, синтез адреналина из норадреналина, синтез ацетилхолина из холина и Ацетил-КоА, синтез креатина, который в виде креатинфосфата является резервной формой макроэргических связей и участвует в обеспечении нервной ткани и работающей мышцы АТФ.

Синтез креатина.

В синтезе креатина участвуют и другие аминокислоты - аргинин и глицин. В почках из аргинина и глицина образуется гуанидинацетат, который метилируется в печени с участием S-аденозил-метионина и в результате образуется креатин:

     Гомоцистеин участвует в синтезе амикислот - цистеина (гомоцистеин + серин).  Креатин подвергается фосфорилированию с участием АТФ,  в результате образуется соединение с макроэргической связью - креатинфосфат. Это обратимая реакция, которая катализируется ферментом креатинфосфокиназой (КФК).

     Эта реакция интенсивно идет в мышцах,  особенно, в сердечной мышце, и в ткани мозга. Креатинфосфат активно синтезируется в покое  и распадается при мышечной работе. Это наиболее быстрый способ регенерации АТФ.  Креатин,  образовавшийся из креатинфосфата распадается до креатинина,  который является конечным продуктом и выводится с мочой.  В сутки выводится 1-2 грамма креатинина. Это количество креатинина прямо пропорционально мышечной массе, поэтому у мужчин креатинина в моче больше, чем у женщин. Креатинин не реабсорбируется из первичной мочи, поэтому его количество во вторичной моче характеризует объем клубочковой фильтрации.

     При поражении  мышечных  клеток  и  нарушении ткани мозга креатинфосфокиназа появляется в крови,  это является диагностическим признаком.  Известно, что КФК имеет три изофермента - кардиальный, церебральный и мышечный, появление их в крови позволяет определить  поражение соответствующего органа.  Появление в крови кардиального изофермента является ранним диагностическим признаком инфаркта миокарда.

ОБМЕН ЦИСТЕИНА.

     Это заменимая аминокислота, она синтезируется из серина, гидроксильная группа которого замещается SН-группой, которую поставляет гомоцистеин.  Цистеин в составе белков-ферментов своей -SН группой участвует в образовании  каталитического  центра (тиоловые  протеазы),  а также участвует в образовании дисульфидных связей,  которые принимают участие в формировании третичной и четвертичной структуры белков. Также цистеин необходим для синтеза трипептида глютатиона, который состоит из  цистеина и глютаминовой кислоты. Молекула глутатиона условно обозначается как (Г-SН). Глютатион способен легко окисляться и восстанавливаться:

     Окисляясь, глютатион предохраняет от окисления другие вещества, например, двухвалентное железо гемоглобина в эритроцитах:

     Восстанавливается глютатион с помощью НАДФН₂ с участием фермента глютатионредуктазы.

     Цистеин подвергается и распаду, при этом он окисляется и декарбоксилируется, в результате образуется таурин, который участвует в образовании парных желчных кислот (таурохолевая и др.) в печени.

Серная кислота,  которая образуется из таурина,  участвует в обезвреживании токсических веществ в печени.

Так обезвреживаются продукты гниения белков в кишечнике - индол,  скатол, фенол и крезол. В этих процессах серная кислота участвует в своей активной форме в виде 3’-фосфоаденозин-5’-фосфосульфата (ФАФC), которая образуется с участием АТФ.

ОБМЕН АРГИНИНА

     Аргинин - частично незаменимая аминокислота. Она образуется в ходе синтеза мочевины в печени из карбомоилфосфата при участии аспарагиновой кислоты и орнитина.  Аргинин участвует в синтезе креатина в почках,  являясь донором гуанидиновой группы в  образовании гуанидинацетата. В составе белков аргинин как полярная положительно заряженная аминокислота участвует в образовании ионных связей и в формировании гидратной оболочки белков.

Информация в лекции "16. Проблема острых кишечных инфекций" поможет Вам.

ОБМЕН ДИКАРБОНОВЫХ АМИНОКИСЛОТ - ГЛУТАМИНОВОЙ И АСПАРАГИНОВОЙ

     Эти аминокислоты вступают в многочисленные химические реакции,  с которыми Вы уже знакомы и поэтому они играют главную роль в обмене аминокислот.

     1. Они участвуют в реакциях синтеза заменимых  аминокислот и следовательно в коррекции аминокислотного состава белков,  а, значит, в коррекции аминокислотного состава клеток организма.

     2. Участвуют в реакциях обезвреживания аммиака и других токсичных продуктов азотистого обмена.

     3. Превращаясь в альфа-кетокислоты (альфакетоглутарат и ЩУК), они принимают участие во взаимосвязи обмена белков с обменом углеводов и жиров. 

     4. Дикарбоновые аминокислоты и их амиды (глутамин и аспарагин) участвуют в реакциях синтеза почти всех азотсодержащих соединений клеток (нуклеотидов,  нуклеиновых кислот, аминосахаров и аминопроизводных липидов). В этих реакциях синтеза они являются донором азота в виде NН₂-группы, или участвуют всей своей молекулой.