Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_1 (1123306), страница 96
Текст из файла (страница 96)
В реакциях, катализируемых оксидазами аминокислот (рис. 30.5), сначала происходит дегидрогенирование при участии флавопротеиновой оксндазы, приводящее к образованию а-иминокислоты. Последняя неферментативно присоединяет молекулу воды и превращается в соответствующую акетокислоту с потерей а-аминного азота в виде иона аммония. Оксидаза Ь-аминокислот, являющаяся ГМХ- содержащим флавопротеином, у большинства млекопитающих находится только в почках и печени. Ее Китпбо.тизм изооти имииокиттиолт ЙАО(Р)+ ннс 2 ин' з ) сн он ~с~ П о аАминокиспота ЙАО(Р)Н + Н П ягс с 'о П Око ипата вминокнспот о а-Иминокиспотв апааин Фпваин-Н2 (.-Глутамат а-Кетоглутарат ин+ 4 о П н с о- П о Н2 2 Квтапвва 1/202 а-Кетокиспота Рис.
30.5. Окислительное дезаминирование, катализируемое оксидазой Е-аминокислот ().-а-аминокислота: кислород-оксидоредуктаза). Заключенная в скобки ииминокислота является нестабильным интермедиатом активность весьма низка, а на глицин, Е-изомеры дикарбоновых аминокислог и ))-гидрокси-а-аминокислот она вообще не действует, Едва ли этот фермент играет существенную роль в катаболизме аминокислот у млекопитающих. Оксидаза В-аминокислот у млекопитающих представляет собой РАР-содержащий флавопротеин, обладающий широкой субстратной специфичностью, фермент обнаружен в печени и почках большинства млекопитаюших. Р-аспа рагин и О- глутамин не окисляются этим ферментом, а глицин и Р-изомеры кислых и основных аминокислот являются плохими субстратами.
Физиологическое значение этого фермента у млекопитающих неизвестно. Аминогруппы большинства аминокислот в конечном итоге путем переаминирования переносятся на а-кетоглутарат с образованием глутамата'(рис. 30.2). Освобождение азота аминогруппы глутамата в виде аммиака катализируется 1 глугаматдегидрогеиазой †фермент с высокой активностью, широко распространенным в тканях млекопитающих (рис. 30.6). Глутаматдегидрогеназа печени является регуляторным ферментом, ее активность ингибируется аллостерическими эффектами, такими„как АТР, СТР и ИАзЗН, и стимулируется АРР.
На активность глутаматдегидрогеназы влияют некоторые гормоны. Глутаматдегидрогеназа может использовать в качестве косубстрата как )т)АО', так и КАОР'. Реакция обратима и функционирует в процессах как катаболизма, так и биосинтеза аминокислот. Поэтому ее функция заключается не только в том, чтобы на- Е-Глутаматдегидрогеиаза Рис. Зт).6.
Реакция, катализируемая ) -глутаматдегидрогеназой. )чАО(Р)' означает либо )чАО', либо )ЧАРР', т.е. что оба кофермента могут быть использованы в качестве косубстратов. Реакция обратим», но константа равновесия ее благоприятна для образования глутамата. правлять азот из глутамата для синтеза мочевины (катаболизм), но также и в том, чтобы катализиро- вать аминирование а-кетоглутарата свободным ам- миаком (см. гл. 29). ОБРАЗОВАНИЕ АММИАКА ' Помимо аммиака, образующегося в тканях, значительное количество его образуется кишечными бактериями из пищевого белка, а также из мочевины, содержащейся в жидкостях, секретируемых в желудочно-кншечный тракт.
Из кишечника аммиак поступает в кровь венозной воротной системы (для этой крови характерно повышенное содержание аммиака), в нормальных условиях печень быстро извлекает аммиак из крови воротной вены, так что кровь, выходящая из печени (как 'и вся кровь обшей системы кровообращения), практически не содержит аммиака. Это весьма существенно, так как последний даже в небольших количествах токсичен для центральной нервной системы. Симптомами аммиачного отравления являются своеобразный тремор, нечленораздельная речь, затуманивание зрения и, в тяжелых случаях, коматозное состояние и летальный исход.
Эти симптомы подобны тем, которые характерны для синдрома печеночной комы, развиваюшейся при повышении концентрации аммиака в крови и, вероятно, в мозгу. Аммиачное отравление, по-видимому. является важным этиологическим фактором печеночной комы. Поэтому лечение направлено, в частности, на снижение уровня аммиака в крови.
При тяжелых нарушениях функции печени, а также при развитии коллатеральных путей между системой воротной вены и общей системой кровообращения (что нередко происходит при циррозе печени) кровь из воротной системы может миновать печень. Тогда содержание аммиака в системе кровообращения может увеличиться до токсического уровня. Хирургические операции по шунтированию воротной ' При физиологических значениях рН аммиак присутствует почти исключительно в виде иона )чН+. с'лавсс 30 системы (фистула Экка или другие формы шунтирования) этой системы и нижней полой вены также могут способствовать аммиачному отравлению, особенно после приема белковой пищи, а также после кровоизлияния в желудочно-кишечный тракт, в результате которого белки крови оказываются доступными для действия бактерий толстой кишки.
Содержание аммиака в почечных венах превышает его содержание в почечных артериях, что свидетельствует о продуцировании почками аммиака, который поступает в кровь. Однако экскрецня с мочой аммиака, образующегося в клетках почечных канальцев, отражает важный аспект метаболизма аммиака в почках. Образование аммиака в почечных канальцах является важным механизмом регуляции кислотно-основного равновесия и задержки катионов.
Оно резко возрастает при метаболическом ацидозе и снижается при алкалозе. Этот аммиак образуется не из мочевины„а из внутриклеточных аминокислот, в особенности из глутамина. Освобождение аммиака катализируется почечной глутамииазой (рис. 30.7). ТРАНСПОРТ АММИАКА Хотя аммиак может зкскретироваться из организма в виде аммонийных солей — особенно при метаболическом ацидозе,— большая его часть выделяется в составе мочевины, главного азотистого компонента мочи. Аммиак постоянно продуцируется в тканях, однако содержится в периферической крови лишь в следовых количествах (10 — 20 мкгДОО мл); он быстро удаляется из кровеносной системы печенью, где входит в состав глутамата, глутамина или мочевнны. 1ч Н+ 3 СН СН О С СН', С' !! 1! О О ~-Гпутамин Н 1ч'Н + з О СН СН О С СН„СГ !1 11 О О 1=Глутамат Рис.
30.7. Реакция, кагализируемая глутаминазой, практически необратима и протскасг в направлении образования глутамггта и !Чг! '„. Слслусг подчеркнуть, что из глугамина удаляется ггмилный азот. а нс азот п-аминогруппы. МН+ ф., н з 1! 1! О О 1.-Глутамат Мд-Ат н,+ лутамин- синтатааа Мв-АО +Р, Н,О й1Нз' 1 СН2 СН О !1 О 1 -Глутамин Рис.
30.8. Реакция, катализирусмая глутаминсинтетазой. Равновесие реакции благоприятно для синтеза глутамина. Об удалении аммиака с помощью глутаматдегидрогеназы уже упоминалось. Образование глутамина катализируется глутамииеиитетязай (рис. 30.8) — митохондриальным ферментом, присутствующим в больших количествах в ткани почек. Синтез амидной связи глутамина осуществляется за счет гидролиза одного эквивалента АТР с образованием АРР и Ре Равновесие этой реакции смещено в направлении синтеза глутамина (см. также гл. 29). Освобождение амидного азота глутамина в виде аммиака происходит путем гидролнтического отщеплени я аммиака, катализируемого глутамииазай (рис. 30.7).
Глутаминазная реакция в отличие от реакции, катализируемой глутаминсинтетазой, протекает без участия адениновых нуклеотндов и сильно сдвинута в сторону образования глутамата; в направлении синтеза глутамина она не осуществляется. Таким образом, глутаминсинтетаза и глутаминаза катализируют взаимопревращение свободного аммонийного иона и глутамина (рис.
30.9); это напоминает взаимопревращение глюкозы и глюкозо- 6-фосфата с помощью глюкокиназы и глюкозо- 6-фосфатазы (см. гл. 17). Реакция, аналогичная той, которая катализируется глутаминазой, происходиГ прн участии Ь. аепарягииазы, присутствующей в тканях животных, растениях и микроорганизмах. Исследовалась возможность применения аспарагнназы и глутаминазы в качестве противоопухолевых агентов, поскольку некоторые опухоли проявляют аномально высокую потребность в глутамине и аспарагине.
Если в ткани мозга основной путь удаления ам- Катиба гиззи азата и иииокис.иив мвяоя+ я,. пь+ мв-ятв Ф~ о -с ~ни Мьшщы ион ам пи нзо Печень и кишечник Почки Мозг Рис. 30.9. Взаимопревращение аммиака и глутамина, катализируемое глутаминсинтетазой и глутаминазой.
Обе реакции идут преимущественно в направлении, указанном стрелками. Таким образом, глутаминаза служит только для дезамидирования глутамина, а глутаминсинтетаза— только для синтеза глутамина из глутамата. О1н глутамат. миака состоит в образовании глутамина, то в печени наиболее важным путем является образование моче- вины. В ткани мозга тоже может идти образование мочевины, но существенной роли в удалении аммиака этот процесс не играет. Образованию глутамина в мозгу должен предшествовать синтез глутамата, поскольку поступающего с током крови глутамата оказывается недостаточно при высокой концентрации в крови аммиака.
Непосредственным предшественником глутамата является а-кетоглутарат. Образование глутамина из аммиака может привести к быстрому снижению концентраций интермедиатов цикла лимонной кислоты, если они не будут пополняться за счет превращения пирувата в оксалоацетат, сопровождающегося фиксацией СО, (см. гл. 17). В ткани мозга действительно наблюдается существенное включение в состав аминокислот СО„вероятно, после вступления последнего в цикл лимонной кислоты; после введения аммиака дополнительное количество оксалоацетата направляется на синтез глутамина (через стадию а-кетоглутарата).
ОБМЕН АМИНОКИСЛОТАМИ МЕЖДУ ОРГАНАМИ В ПОСТАБСОРБТИВНОМ СОСТОЯНИИ Поддержание стационарных концентраций циркулирующих в плазме аминокислот в период между приемами пищи (например, в течение ночи после ужина) зависит от того, насколько сбалансировано поступление аминокислот из эндогенных запасов белка и их использование в различных тканях. На долю мышечной ткани приходится генерация более 50% общего пула свободных аминокислот, тогда как в печени локализованы ферменты цикла мочевины, необходимые для вывода из организма конечных продуктов азотистого обмена.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
