Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Если даже смесь поступающих с пищей аминокислот является Оптимальной (такая смесь, Однако, не описана), постоянно функционирующие аминотрансферазы приводят к быстрому обмену аминогрупп между аминокислотами, для которых имеются соответствующие трансферазы. О закономерности этого процесса Свидетельствуют следующие данные: после введения аминокислоты, меченной 1Ч~ по а-аминогруппе, метка 1ЧЧ быстро появляется в а-аминагруппах всех аминокислот, находящихся в печени, за исключением лизина и треонина.
Реальная скорость каждой из аминотрансферазных реакций в клетке определяется (как и в общем случае) только концентрациями субстратов и количеством соответствующего фермента; на концентрацию н активность специфических аминотрансфераз в печени сильное влияние могут оказывать некоторые гормоны. Так, скорость синтеза тирозинаминотрансферазы в печенв может специфически увеличиваться после инъекции кортикостероидов (гл. 45), инсулина (гл. 46)„глюкагона (гл.
46) нли циклического АМР. Наоборот, введение крысам норадреналпна (гл. 45) снижает повышенную активность тирозинамипотрансферазы, наблюдаемую при увеличении количества получаемого животными пиридокоина — кофактора фермента. Процесс переаминирования обеспечивает перераспределение амишюго азота. Это весьма важно, поскольку получаемая животными пиша может служить источником такой смеси аминокислот, которая существенно отличается от оптимальной для метаболизма. Если, например, пища богата аланином и бедна аспарагиновой пь метАБОлизм 884 кислотой, то следующая пара реакций могла бы поставить азот, не- обходимый для образования аспарагиновой кислоты: желенин + а-кетоглутерет ~=~ пнрунат + ыглутенет (1) ыглуммат+ оксалоецетет н:==к а-кетоглутарлт+ ыесеертет (2) сунне: е-еленнн + окселоецетат ~ пнрунат ч- ь-еспертет 21.4.2. Образование в ходе метаболизма заменимых аминокислот Образование в организме животного заменимых аминокислот иэ доступных соединений оказывается возможным в результате весьма простых метаболических реакций.
Следует, однако, иметь в виду, что в обычных условиях животные, получающие с белками незаменимые аминокислоты, обеспечиваются одновременно также и заменимыми аминокислотами, и поэтому не возникает необходимости синтеза последних. 21.4.2.1. Глутамннонан ккслета Наличие в метаболическом пуле а-кстоглутарата и высокая активность описанных выше обратимо действующих аминотрансфераз обеспечивают образование необходимого количества глутамата. Эта аминокислота образуется также в ходе метаболизма гистидина (рнс. 23.!2), пролина (равд. 23.2.2), 5-оксопролвва (рис. 23.1), орнитина (равд. 23.2.2) и глутамина (равд.
23.2.3). Эти источники следует, однако, рассматривать квк «кажущиеся», поскольку все перечисленные аминокислоты в свою очередь первоначально синтезнровались из глутамата. Имеются также дополнительные источники глутамата, а именно восстановительное аминирование а-кетоглутарата, каталнзируемое глутичатдегидрогсназой (разд. 21.4.3.1), и глутаматсинтазная реакция (равд.
20.2.2). Эти процессы, приводящие к образованию глутамата, являются центральным авеном в метаболнзме азота растений и микроорганизмов. Хотя они осуществляются также и у животных, однако в этом случае речь идет о «мнимом» источнике глутамата. Используемый для синтеза аммиак образуется преимущественно либо в результате противоположного процесса (т. е.
Окислительного дезаминирования глутамата, разд. 21.4.3.1), либо в результате гидролиза глутамина, а последний в свою очередь образуется из глутамата. Следовательно, хотя рассмотренные реакции и протекают у млекопитающих, их нельзя рассматривать как эквивалентные синтезу глутамата в растениях; по-видимому, метаболически эквивалентным следует считать процесс переаминирования. аь мнтлволизег АминОкислОт. и 21.4.2,2. гаснарагнновая аналога н аланнн По-видимому, никогда не ощущается недостатка в этих двух аминокислотах; они образуются непосредственно из оксалоацетата и пирувата соответственно в результате переаминирования с глутаматом. 2 КЕ.2,3. Цнстенн Источником атома серы цистеина может служить только незаменимая а~минокнслота метионин, Если организм получает достаточное количество метионина, то не возникает дополнительной потребности в цистеине.
Реакции биосинтеза цистеина (все они протекают в печени) следующие: 1. Деметнлироваиие метионина в гомоцистеин !гомолог цистеина): -сна сн — в — сн — а~ — сн — соон — нв — сн — сн — сн — со он а а а а Ин ИН метяоннн гомоцнсгенн Деметилирование метионина будет рассмотрено также позднее в связи с процессом переметилирования. 2.
Гомоцистеин конденсируется с серином в реакции, каталнзируемой пнридоксальфосфатзависимым ферментом цггстатионин-!!- синтазой; продуктом реакции является цистатионин: ноос — сн — сн,— сн,— зн+ сн,— сн — соон ! ЙН Он ИН гомоцнсгенн серая ноос — сн — сн — сн — з — сн,— сн — соон + нао ИН цястатяоннн 3. Расщепление цистатионина катализнруется цистатиомим-улиазой, таеоке являющейся пиридоксальфосфатзавнсимым ферментом: цнсгагнояян+ Нао — а г!ООС вЂ” СН вЂ” Сна — ЯН+ СН вЂ” СН вЂ” С вЂ” СООН+ ИН !! ин О цнсгеян сг-кецгмасляная камлота Суммарным результатом приведенных выше реакций является замена гндроксндной группы серина на сульфгидрильную группу гомоцнстеина. Таким образом, углеродная цепь и амииогруппа цистеина имеют источником серии, а сера поставляется метионином.
пь метхволизм Цистеин является аллостернчеоким ингибитором цвстатионииу-лиазы; он подавляет также синтез цистатионин-р-синтазы. Это обстоятельство позволяет объяснить уменьшение потребности в метионине для растущих крыс, находящихся на синтетической диете, содержащей достаточное количество цистеина (пли цистнна). Е(а такой диете потребность в метионине оказывается сниженной более чем в два раза по сравнению с потребностью при нахождении на диете, не содержащей цистеина. Подавление последним синтеза цистатионнн-Р-синтазы в печени должно замедлять превращение гомоцистеина в цистатионин. Цистатионин является ключевым промежуточным продуктом в приведенных выше реакциях; у млекопитающих его единственная функция заключается в выполнении роли промежуточного продукта при переносе серы от метионина на цистеин.
Остается неясным, какую роль играет цистатионин в мозге, где ои находится в высокой концентрации (гл. 37). Недостаток цистатионазы является наследственным заболеванием (разд. 23.2.7.3), он проявляется в задержке умственного развития. Неиспользованный в ходе метаболизма гомоцистеин экокретируется с мочой в виде гомоцистина; вто состояние называют гомоцистинурией (равд. 23,2.7.3). При другом наследственном заболевании с мочой экскретвруется цистатионин; это состояние называют цистатионинурией (равд. 23.2.7.3). Хотя метаболичеокая равноценность цистеина и цистина установлена, в тканях млекопитающих не найдено системы, катализируюшей их взаимопреврашение. НАР-зависимая цистинргдуктаза имеется в дрожжах и высших растениях.
Как описано ниже, восстановленный глутатион может иеферментативно восстанавливать цистин в цистенн. Свободный цистин в клетках имеется либо в незначительном количестве, либо он вообще отсутствует. Цистиновые остатки в белках образуются в результате окисления цистеиновых остатков после включения последних в состав полнпептидных цепей. Однако Ь присутствии О, и таких катионов, как Ее'+ или Сп~+, цистин может образовываться из цпстеина неферментатявным путем. Если это происходит, обратный процесс может осуществляться при участии глутагионредукгазы.
Глутатион, представляющий собой у-глутамилцистеинилглицин (ОЬН), реагирует неферментативно с различными дисульфндами, например цистином, с образованием смешанного дисульфида. с*5Н+ й'55й" ~~ 055й" + Й'5Н Затем вторая молекула глутатпона реагирует со смешанным дисульфидом, образуя окисленный глутатион (ОЗЕРО) СБН Р б55й" — ~ Ю5Н --'- й"5Н 2!. ЛИВТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. 11 Глутатионредуктаза является флавопротендом, она катализнрует реакцию ОЭЗО+ ХАВРН+ Н" и:=е 20ЗН+ НАОР+ Таким образом, если происходит образование цистина (Гс88Й" в приведенных выше реакциях), он может быть вновь восстановлен в цистеин и использоваться клеткой. 21.42.4. Тирании Биосинтез тирозина у млекопитающих происходит путем гидроксилирования незаменимой аминокислоты феннлаланина.
Значительная доля потребности в феннлаланине в действительности обусловлена использованием его для синтеза тирозина. Прн введении последнего в диету потребность в фенилаланине значительно снижается. В этом смысле тирозин находится в таком же положении по отношению к фенилаланину, как цистеин к метионину. В условиях нормального метаболизма единственно известная роль фенилаланина, помимо его использования для синтеза белка,— это превращение в тнрозин.
Фенилалаиин-гидроксилазная система (гренилаланин-4-монооксигеназа) печени млекопитающих является оксигеназой со смешанной функцией (равд. 13.5.5.4); при осуществлении двухстадийной реакции она использует ХАТ!РН и донор электронов тетрагидробноптерин, — восстановленное производное птеридина, нме!ошее сходство с фолиевой кислотой (равд. 21.4.2,8).
1:феннлаланнн + тетрагипробиоптерин + Оа — и — !- 1:тироаин+ дигипробиоптерин+ НаО (1) дагидрпбиоптерин + НАОРН+ Н+ — ~- тетрагилробиоптернн + НАОР+ (2) Реакция (1) каталнзнруется гренилаланин-гидроксилазой, а реакция (2) — дигидропгеридин-редукгазой.
Последняя реакция позволяет повторно использовать кофермент, который в итоге переносит восстанавливающие эмвиваленты от НА1ЭРН (донора электронов) к акцептору электронов — одному нз атомов кислорода 02 дигидробиопгперип !пе!прагидробиоп!перин нь метлйолизм Фенилалаиив-гидроксилаза печени крысы сильно активируется и присутствии фосфоглицерндов, а также в результате ограниченного протеолиза. Активность крысиной фенилаланин-гидроксилазы регулируется механизмом, включающим фосфорилирование и дефосфори.тирование фермента; эти реакции катализируются соответственно с АМР-зависимой протеинкиназой и фосфопротепн-фосфатазой.
Врожденное отсутствие фенилаланин-гидроксилазы приводит к фенилкетонурии. Носителем рецессивного гена у европейцев является (приблизительно) 1 из 80 человек. В отсутствие этого фермента становятся выраженными минорные пути метаболизма фенилаланина, мало используемые у здоровых людей. В результате переаминирования из фенилаланииа образуется фенилпнровнноградная пислота; последняя экокретируется с мочой в количестве, достигающем 1---2 г/сут.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
