Тимин О.А. Лекции по общей биохимии2020 (832729), страница 23
Текст из файла (страница 23)
В реакции принимает участие активная форма метионина –S-аденозилметионин (SAM), образуется метилированная форма амина и S-аденозилгомоцистеин (SАГ).ПРЕВР АЩЕ НИЕАМИНОК ИСЛ ОТ С УЧАСТ ИЕ М АМИНОГРУП ПЫПревращение аминокислот с участием NH2-группы сводится к ее отщеплению от углеродного скелета – происходят реакции дезаминирования.ТИПЫДЕ З А МИ Н ИР ОВ АН И Я1. Внутримолекулярное – с образованием ненасыщенной жирной кислоты,2. Восстановительное – с образованием насыщенной жирной кислоты,3. Гидролитическое – с образованием карбоновой гидроксикислоты,4.
Окислительное – с образованием кетокислот.Окислительное дезаминирование является основным путем катаболизма большинствааминокислот. Однако гистидин теряет аминогруппу с использованием внутримолекулярногоbiokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2020г)115дезаминирования, а треонин и серин сразу подвергаются прямому расщеплению до глицина иацетальдегида (треонин) или гидроксиметила (серин).О К И С ЛИ ТЕ ЛЬН ОЕДЕ ЗА МИ Н ИР ОВ АН И ЕВыделяют два варианта окислительного дезаминирования: прямое и непрямое.Прямое окислительное дезаминированиеПрямое дезаминирование катализируется одним ферментом, в результате образуетсяNH3 и кетокислота. Прямое окислительное дезаминирование может идти в присутствии кислорода (аэробное) и не нуждаться в кислороде (анаэробное).1.
Аэробное прямое окислительное дезаминирование катализируется оксидазамиD-аминокислот (D-оксидазы) в качестве кофермента использующими ФАД, и оксидазамиL-аминокислот (L-оксидазы) с коферментом ФМН.Наибольшая активность L-оксидаз обнаружена в печени и в почках, но роль их несовсем ясна, т.к. их оптимум рН находится около 10 и при внутриклеточных рНферменты почти не активны.Оксидазы D-аминокислот, имеющих только бактериальное происхождение, снижают их количество в тканях. Это модулирует обнаруженное недавно влияние Dаминокислот на активность эндокринных желез и ЦНС.2.
Анаэробное прямое окислительное дезаминирование существует только для глутаминовой кислоты, катализируется только глутаматдегидрогеназой, превращающей глутамат в-кетоглутарат. Фермент глутаматдегидрогеназа имеется в митохондриях всех клеток организма (кроме мышечных).Этот тип дезаминирования теснейшим образом связан с трансаминированием аминокислот (см ниже) и формирует с ним процесс трансдезаминирования (см ниже).Непрямое окислительное дезаминирование(трансдезаминирование)Непрямое окислительное дезаминирование включает 2 этапа и активно идет во всех клетках организма.Обмен аминокислот и белков116Первый этап заключается в обратимом переносе NH2-группы с аминокислоты на кетокислоту с образованием новой аминокислоты и новой кетокислоты – этот перенос называетсятрансаминирование (механизм реакции см ниже).В качестве кетокислоты-акцептора ("кетокислота 2") в организме обычно используется-кетоглутаровая кислота, которая превращается в глутамат.В результате трансаминирования свободные аминокислоты теряют -NH2-группы и превращаются в соответствующие кетокислоты.
Далее их кетоскелет катаболизирует специфическими путями и вовлекается в цикл трикарбоновых кислот и тканевое дыхание, где сгорает доСО2 и Н2О. При необходимости (например, голодание) углеродный скелет глюкогенных аминокислот может использоваться для синтеза глюкозы.Второй этап состоит в отщеплении аминогруппы от новообразованной аминокислоты(всегда глутамат) – происходит дезаминирование, которое осуществляется глутаматдегидрогеназой (реакцию см выше).Учитывая тесную связь обоих этапов, непрямое окислительное дезаминирование называют трансдезаминирование.Ниже подробно разбираются реакции трансаминирования и дезаминирования.Механизм трансаминированияМеханизм реакции трансаминирования достаточно сложен.
Катализируют реакциюферменты аминотрансферазы, Они являются сложными ферментами, в качестве коферментаони имеют пиридоксальфосфат (активная форма витамина В6).biokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2020г)117Весь перенос аминогруппы совершается в две стадии. К пиридоксальфосфату сначалаприсоединяется первая аминокислота, отдает аминогруппу, превращается в кетокислоту и отделяется. Аминогруппа при этом переходит на кофермент и образуется пиридоксаминфосфат. После этого на второй стадии присоединяется другая кетокислота, забирает аминогруппу, превращаясь в новую аминокислоту, пиридоксальфосфат регенерирует.Роль и превращение пиридоксальфосфата сводится к образованию промежуточных соединений – шиффовых оснований (альдимин и кетимин).
В первой реакции после отщепления воды образуется иминовая связь между остатком аминокислоты 1 и пиридоксальфосфатом. Полученное соединение называется альдимин. Перемещение двойной связи приводит кобразованию кетимина, который гидролизуется водой по месту двойной связи.
От ферментаотщепляется готовый продукт – кетокислота 1.Обмен аминокислот и белков118После отщепления кетокислоты 1 к комплексу пиридоксамин-фермент присоединяетсякетокислота 2, и процесс идет в обратном порядке: образуется кетимин, затем альдимин, послечего отделяется новая аминокислота 2.Чаще всего аминокислоты взаимодействуют со следующими кетокислотами: пировиноградной (с образованием аланина), щавелевоуксусной (с образованием аспартата), -кетоглутаровой (с образованием глутамата). Однако аланин и аспартат в дальнейшем все равнопередают свою аминогруппу на -кетоглутаровую кислоту.В тканях насчитывают около 10 аминотрансфераз, которые обладают групповойспецифичностью и вовлекают в реакции все аминокислоты, кроме пролина, лизина, треонина, которые не подвергаются трансаминированию.Таким образом, в тканях осуществляется поток избыточных аминогрупп на один общийакцептор – -кетоглутаровую кислоту.
В итоге образуется большое количество глутаминовойкислоты.ДезаминированиеВ организме коллектором всех аминокислотных аминогрупп (аминного азота) являетсяглутаминовая кислота, и только она подвергается окислительному дезаминированию с образованием аммиака и -кетоглутаровой кислоты. Фермент глутаматдегидрогеназа имеетсяв митохондриях всех клеток организма (кроме мышечных) и катализирует реакцию дезаминирования глутамата.biokhimija.ruТимин О.А.
Лекции по общей биохимии (2020г)119Так как НАДН используется в дыхательной цепи и -кетоглутарат вовлекается в реакцииЦТК, то реакция активируется при дефиците энергии при помощи АДФ и ингибируется избытком АТФ и НАДН.Если реакция идет в митохондриях печени, аммиак используется для синтеза мочевины,которая в дальнейшем удаляется с мочой. В эпителии канальцев почек реакция необходимадля удаления аммиака в процессе аммониегенеза.Э Н З И МОД ИА ГН ОС ТИ КАС П ОМОЩ ЬЮ А МИН ОТР А Н С ФЕ Р АЗВ медицине нашло практическое применение определение активности двух аминотрансфераз – аланинаминотрансферазы (АЛТ) и аспартатаминтрансферазы (АСТ).
Хотя активность обоих ферментов значительно возрастает при заболеваниях сердечной мышцы и печени,при поражении клеток миокарда наибольшая активность в сыворотке крови обнаруживаетсядля АСТ, при гепатитах – для АЛТ.В клинической практике определение активности АЛТ и АСТ используется для дифференциальной диагностики болезней печени и миокарда, глубины поражения и контроля эффективности их лечения.Оба фермента обратимо взаимодействуют с -кетоглутаровой кислотой и переносят нанее аминогруппы от соответствующих аминокислот с образованием глутаминовой кислоты икетокислот.Обмен аминокислот и белков120Повышение активности АСТ фермента в2-20 раз отмечается в 95% случаев инфаркта миокарда, и даже при таких формах инфаркта миокарда, которые не диагностируются с помощью ЭКГ. Однакоиз-за низкой органной специфичности(высокая активность фермента отмечается также в скелетных мышцах, печени,эритроцитах) определение активностиАСТ для диагностики инфаркта миокарда постепенно сходит на нет.Р ОЛЬТР А Н С А МИ НИ Р ОВ А Н И Я И ТР А Н С Д Е ЗА МИ Н ИР ОВ А НИ ЯРеакции трансаминирования:активируются в печени, мышцах и других органах при поступлении в клетку избыточного количества тех или иных аминокислот – с целью оптимизации их соотношения,o обеспечивают синтез заменимых аминокислот в клетке при наличии их углеродного скелета (кетоаналога),o необходимы после прекращения использования аминокислот на синтез азотсодержащихсоединений (белков, креатина, фосфолипидов, пуриновых и пиримидиновых оснований)– с целью дальнейшего катаболизма безазотистого остатка аминокислот и выработкиэнергии,o необходимы при внутриклеточном голодании, например, при гипогликемиях различногогенеза – для использования безазотистого остатка аминокислот в печени для кетогенезаи глюконеогенеза, в других органах для его прямого вовлечения в реакции ЦТК,o при патологиях (сахарный диабет, гиперкортицизм) обусловливают наличие субстратовдля глюконеогенеза и способствуют патологической гипергликемии.Продукт трансаминирования – глутаминовая кислота: 1) является одной из транспортных форм аминного азота в гепатоциты, 2) способна реагировать со свободным аммиаком,обезвреживая его (см "Связывание аммиака").Процесс трансдезаминирования идет в организме непрерывно:o сопряженные реакции трансаминирования и дезаминирования создают поток аминногоазота из периферических клеток в печень для синтеза мочевины и в почки для синтезааммонийных солей.oНЕПРЯ МОЕДЕЗ АМИ НИРОВ АНИЕ АМИ НОК ИСЛОТ В МЫШЦЕВ мышечных клетках при интенсивной работе, когда идет распад мышечных белков, активируется альтернативный способ дезаминирования аминокислот.Образовавшийся при трансаминировании глутамат при участии АСТ реагирует с оксалоацетатом и образуется аспарагиновая кислота.
Аспартат далее передает свою аминогруппуна ИМФ (инозинмонофосфат) с образованием АМФ, который в свою очередь подвергаетсядезаминированию с образованием свободного аммиака.Процесс носит защитный характер, т.к. при работе выделяется молочная кислота и аммиак, связывая ионы Н+, предотвращает закисление цитозоля миоцитов.biokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2020г)ОБ МЕ Н121И РО ЛЬ КРЕ АТ ИНАКреатин – вещество скелетных мышц, миокарда, нервной ткани. В виде креатинфосфата креатин является "депо" макроэргических связей, используется для быстрого ресинтезаАТФ во время работы клетки.Особенно показательна роль креатина в мышечной ткани.
Креатинфосфат обеспечивает ресинтез АТФ в первые секунды работы (5-10 сек), когда ни анаэробный гликолиз, ниаэробное окисление глюкозы и жирных кислот еще не активировано, и кровоснабжениемышцы не увеличено. В нервной ткани креатинфосфат поддерживает некоторое время жизнеспособность клеток при отсутствии кислорода.При мышечной работе ионы Са2+, высвободившиеся из саркоплазматического ретикулума, являются активаторами креатинкиназы. Продукт реакции креатин осуществляет обратную положительную активацию фермента, что позволяет избежать снижения скоростиреакции по ходу работы, которое должно было бы произойти по закону действующих масс изза снижения концентрации креатинфосфата в работающих мышцах.Около 3% креатинфосфата постоянно в реакции неферментативного дефосфорилирования превращается в креатинин. Количество креатинина, выделяемое здоровым человекомв сутки, всегда почти одинаково и зависит только от объема мышечной массы.Синтез креатина идет последовательно в почках и печени в двух трансферазных реакциях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
