Lenindzher Основы биохимии т.2 (1128696), страница 63
Текст из файла (страница 63)
19-! 2 Схема путей, аелущнх от ихолей- цина, метионина и валина к сукцииил-СоА. образом. Обе эти аминокислоты претерпевают трансаминирование с последующим окислительным декарбоксилированием образовавшихся а-кетокислот. В янтарную кислоту включаются четыре из пяти углеродных атомов валина и три из шести углеродньцс атомов изолейцина. Окислительное декарбоксилирование трех сс-кетокислот.
являющихся продуктами дезаминирования валина, изолейцииа и лейцина, катализируется одним и тем же ферментным комплексом — дегидрогеназой а-кетакислат. У некоторых людей вследствие генетической аномалии этот фермент неактивен, и потому акетокислоты накапливаются у них в крови и попалают в мочу, что прилает ей специфический запах, из-за которого дан- ную болезнь называют болезнью кленового сироца. Эта довольно редкая аномалия приводит к нарушению нормального развития мозга и при отсутствии лечения — к смерти в раннем возрасте. Лечение сводится к строгой диете, к возможно более полному исключению из рациона трех обычных аминокислот- валина, изолейцина и лейцина.
Стоит такое «лечение» чрезвычайно дорого. 19.8. Из фенилаланина н тнрознна образуетсн фумарат Выше мы отмечали, что из фенилаланина и тирозина образуется по два четырсхуглсродиьж продукта-ацетоацетат и фумарат (рис. 19-9). Ацетоацетат поступает в цикл лимонной кислоты в форме ацетил-СоА, а фумарат сам является промежуточным продуктом этого цикла.
19.9. Оксалоацетатньуй путь Углеродные скелеты аспарагина и аспарагиновой кислоты поступают в конечном счете в цикл лимонной кислоты через оксалоацетат (рис. 19-4). Фермент аспарагиназа катализирует гидролиз аспарагина с образованием аспартата Аспарагин + НлО- -+ Аспартат + )х)Нл. Аминогруппа аспартата передается затем п-кетоглутарату в реакции трансаминирования, продуктом которой является глутамат Аспартат + и-Кетоглутарат Оксалоацетат + Глутамат.
Остающийся углеролный скелет аспартата, в форме оксалоацетата, включается в цикл лимонной кислоты. Итак, мы познакомились теперь с тем, каким образом 20 различных аминокислот расщепляются — после дезаминирования- в результате дегидрирования, декарбоксилирования и других превращений до пяти известных метаболитов, в виде которых фрагменты их углеродных скелетов могут включаться ГЛ 19 ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ РАСЩЕПЛЕНИЕ АМИНОКИСЛОТ 585 в цикл лимонной кислоты. Здесь эти фрагменты окисляются уже полностьюдо двуокиси углерода и воды. Во время переноса электронов в процессе окислительного фосфорилирования синтезируется АТР.
Таким путем аминокислоты вносят свой вклад в общее обеспечение организма энергией. 19. 10. Некоторые аминокислоты могут нреврашвтьси в глюкозу, а другие в кетоновые тела Мы уже знаем, что пять аминокислот„ распадаясь, превращаются в конце концов в ацетоацетил-СоА. В печени из этих аминокислот могут образовываться кетоновые тела, потому что ацетоацетил- СоА способен превращаться в ацетоацетат н Д-гндроксибугират (разд. 18.10). Пять аминокислот, о которых идет речь, носят поэтому название кетогеииых (табл. 19-2).
Их способность образовывать кетоновые тела проявляется особенно отчетливо в случае нелеченого сахарного диабета; в печени при этом вырабатываются большие количества кето- новых тел, источником кеторых служат помимо жирных кислот е1це и кето- генные аминокислоты. Таблица 19-2 Глзакогеииые и кетогеиные аминокислоты Пятн1цщать аминокислот, распадающихся с образованием а-кетоглутарата, сукцината и оксалоацетата, могут превращаться в глюкозу и гликоген по пути, описанному в гл. 20. Их называют глю- Глюиагеииые Алании Аргиини Аспарагии Асларагииовая кислота Валин Глутамииовая кислота Гаутаыии Глипии Гистилии Метиоиии Пролив Серии Треоиии Триптофаи Цистеяи Кеюпогеииыг Лейции Лизин Триптофаи Кеиюгеииые и глюиогеииые Тирозии Феиилалаиии когеииыыи аминокислотами (табл. 19.2). Между кетогенными и глюкогенными аминокислотами нет четкой границы, поскольку две аминокислоты (фенилаланин и тирозин) принадлежат одновременно и к той, и к другой группе.
Некоторые из аминокислот, превращающихся в пируват, в частности алании, цистеин и серин, также потенциально способны образовывать ацетоацетат через ацетил-СоА, особенно у больных сахарным диабетом (разд. 18ЛО, 19.3). 19.11. Аммиак дли животных токсичеи Выше мы прервали начатое обсуждение обмена аминогрупп, чтобы рассмотреть процесс расщепления дезаминированных аминокислот, служащих источником энергии. Вернемся теперь к тому, на чем мы остановились ранее, и займемся судьбой аммиака, образующегося в результате окислительного дезаминирования глутамата под действием глутаматдегидрогеназы, т.е. в резулътате процесса, протекающего практически во всех тканях.
Здесь мы сталкиваемся с серьезной биохимической проблемой, потому что аммиак- крайне токсичное вещество, особо опасное для мозга. Аммиак настолько токсичен, что инъекция животному даже самого слабого его раствора может вызвать кому. Причина столь резкого действия аммиака на мозг пока не вполне ясна. Объяснение можно, очевидно, искать в двух главных факторах. 1) Аммиак характеризуется очень высоким значением рК', поэтому при рН крови он существует почти целиком в виде иона аммония (ХНл ).
Ионы ННл проникают через плазматическую и митохондриальную мембраны с большим трудом. В отличие от них нейтральные молекулы свободного аммиака ()иНз) легко проходят через эти мембраны. И хотя в крови при рН 7,4 доля свободного аммиака составляет всего лишь около 1; „' от общего его количества, этот свободный аммиак проходит сквозь мембраны и проникает в клетки мозга, а также в их митохондрии. 2) Попав в митохонлрии клеток мозга, аммиак ЧАСТЬ !!.
БИОЭНЕРГЕТИКА И МЕТАБОЛИЗМ СОО И,Й вЂ” с — н ! СН» ! лутамат ! сн, ! АТР Н+ + АПР Глутамил- б.фосфаг !свлзаннмй с ферментом! Р,*- + Н. СОО! н,н — с — н О1» ! сн, С=О ! ну!» !'лугамин взаимодействуег здесь с ц-кетоглутара- том, образуя глутамат; эта реакция пред- ставляет собой обращение глутаматдеги- дрогеназной реакции: ХН' + с»-Кетоглутаратз + + ХАОРН + Н+ Глутамат + КАОР' + НзО. Результатом ее является в конечном счете отток а-кетоглутарата из пула промежуточных продуктов цикла лимонной кислоты в митохондриях мозга и как следствие этого — снижение скорости окисления глюкозы, играющей роль главного топлива для клеток мозга.Оба названных фактора, несомненно, очень важны, но есть, очевидно, и какне-то другие причины высокой чувствительности мозга к аммиаку, пока еще недостаточно изученные.
19Л2. Аммиак переуюситси в печень вз многих периферических тканей в виде глутамкна Попробуем теперь ответить на следующий вопрос: каким образом токсичный аммиак попадает из периферических тканей в те органы, которые его обезвреживают или выводят из организма, и мозг при этом не подвергается опасности? У большинства животных аммиак преврапгается сначала в нетоксичное соединение и лишь в таком виде переносится кровью ат периферических тканей к печени или почкам. Во многих тканях, включая и мозг, аммиак взаимодействует с глутаматом в ферментатнвной реакции, катализируемой глувавинсинвевиюй, в результате чего образуется глувпмин АТР + ХНл + Глутамат— АРР + Р, + Глутамин + Н .
Эта реакция протекает через стадию образования высокоэнергетического промежуточного продукта, связанного сфер- ментом )рис. 19-13). Роль такого проме- » СОО ! н,н — с — н 3! 'О1, ! "сн, зс — -!у -Π— Р— О- О Рис. 19-1З Образование слугам»»л-5-фосфата в качестве свлзанионз с ферментом иромежуточ- ноп» лроаукга ири глутаминсинтегазной реак- нии. жуточного продукта и~рвет глувнвил-5- фосфав — ацилфосфат, образующийся в результате фосфорилирования глутамата (за счет АТР) по карбоксильной группе в 5-м положении. Связанный с ферментом глутамил-5-фосфат соелиняется с аммиаком в активном цеузтре глутаминсинтетазы; при этом образуется глутамнн и высвобождается фосфат.
Глутамин представляет собой нейтральное нетоксичное соединение, способное легко проходить через клеточные мембраны; этим он отличается от глутамата, котарый не обладает такой способностью, потому что его молекулы несут суммарный отрицательный заряд (рис. 5-6). Гл. 19. ОкислительнОе РАсщепление АминОкислОт 587 )4Н + а-Кетоглутарат' + + )ч)АОРН + Н+ Глутамат + КАОР+ + НэО. Глутамат + Пируват пе пе а-Кетоглутарат + Алании. Кровь Мышцп Почеиь Мьциечцый белок Глюка-ш Мочоииип Глюка.эи Глюнозл "'- !)ээкл ': мочоиивы ;. 1'дюхоиоо- ' Рш исэ ба1 ,'4 > Гликолиз Ампнокисчогы Ф МП э Глутамат 11ируипт :еа Алипиц)эх триисцмишгэп и-Кптоглутприт Алании Алипии Кро , У большинства наземных животных глутамин доставляется кровью в печень. Здесь он под действием фермента глу эиаминазы превращается в глутамат и аммиак Глутамин + НэО— Глутамат + )ч)Н 4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
