Пути распада аминокислот до конечных продуктов.

1-й Отщепление NH₂-группы:

a. трансаминирование – перенос NH₂-группы с аминокислоты на кетокислоту

b. дезаминирование – аминогруппа отщепляется с образованием аммиака.

2-й Декарбоксилирование

3-й Превращение оставшегося углеродного скелета с образованием 5 общих продуктов: ацетил-CoA, сукцинил-CoA, фумарат, оксалоацетат, 2-оксоглутарат.

 

Дезаминирование аминокислот:

1. внутримолекулярное (для гистидина)

2. гидролитическое

3. восстановительное

4. окислительное:

a. прямое

b. непрямое (трансдезаминирование), - основной путь для человека.

Трансдезаминирование протекает в 2-а этапа:

1-й Трансаминирование – перенос NH₂-группы с любой аминокислоты на α-кетокислоту без промежуточного образования аммиака. В конце первого этапа все NH₂-группы "собираются" в составе глутамата. Протекает в цитоплазме большинства клеток.

2-й Окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты.

Т.о., термин "трансдезаминирование" отражает оба процесса: "транс" – трансаминирование, "дезаминирование" – собственно дезаминирование глутамата.

Трансаминирование. Оно м.б. представлено следующей схемой:

 

Источник NH₂-группы любая аминокислота, акцептор NH₂-группы – три α-кетокислоты: пируват, оксалоацетат, 2-оксоглутарат (чаще):

 

 

 

 

 

Реакции катализируются аланинминотрансферазой (АлАТ), и аспартатаминотрансферазой (АсАТ). Оба фермента сложные: в их состав входят пиридоксиновые коферменты ПАЛФ и ПАМФ, обратимо переходящие друг в друга в ходе реакции трансаминирования. Образовавшиеся пируват и оксалоацетат могут вновь идти на "сбор" NH₂-групп от новых аминокислот.

Биологический смысл 1-го этапа непрямого окислительного дезаминирования – собрать NH₂-группы всех распадающихся аминокислот в составе всего одной – глутаминовой. Глутаминовая кислота поступает в митохондрии, где протекает 2-ой этап трансдезаминирования – собственно дезаминилрование глутамата: NH₂-группа отщепляется в виде аммиака с образованием 2-оксоглатарата. Реакция катализируется глутаматдегидрогеназой, коферментом которой может быть НАД⁺ или НАДФ⁺:

Обе стадии трансдезаминирования обратимы. Обратный процесс называется трасреаминированием. Сначала протекает восстановительное аминирование 2-оксоглутарата с участием NH₃ и НАДФH+H⁺. Далее аминогруппа с пирувата переносится на любую α-кетокислоту. Т.о. трансреаминиирование является одним из путей синтеза заменимых аминокислот, 1-ый его этап, восстановительное аминирование, - одним из способов обезвреживания токсичного для человека NH₃. Другие пути образования NH₃ и его обезвреживания вы найдёте в учебнике.

 

 

Биосинтез заменимых аминокислот.

Исходными веществами при биосинтезе заменимых аминокислот служат: промежуточные продукты распада углеводов; метаболиты цикла Кребса; незаменимые аминокислоты.

Образование аминокислот из промежуточных продуктов распада углеводов. Источником синтеза аминокислот являются метаболиты гликолиза: пируват и 3-фосфоглицерат, а также метаболит ПФЦ – рибозо-5-фосфат. При этом углеродная часть аминокислоты образуется из глюкозы, а NH₂-группа вводится из других аминокислот путём трансаминирования. Из пирувата образуется аланин (см. трансаминирование), из 3-фосфоглицерата – серин, а из серина глицин. Метаболит глюкозы 3-фосфоглицерат дегидрируется, превращаясь в α-кетокислоту, - 3-фосфопируват. Затем реакции трансаминирования и гидролитического отщепления фосфата завершают синтез серина:

Т.о. образом с участием ТГФК происходит образование глицина из серина, а также распад этих аминокислот. Но значение данной реакции определяется не только метаболизмом аминокислот, но и образованием метиленового фрагмента. Метиленовая группа в молекуле N⁵,N¹⁰-метилен-ТГФК может ферментативно превращаться в другие одноуглеродные группы (метильную), использоваться при синтезе ряда соединений: тимидиновой кислоты, пуриновых нуклеотидов, метионина из гомоцистеина.

Реакция обратима и используется как для образования глицина, так и для его распада. Глицинсинтаза – ферментный комплекс, похожий на ПДК, находится в митохондриях печени. Глицинрасщепляющая система отличается от глицинсинтазы и состоит из 4-х белков: P(ПАЛФ), H(ЛК), T(ТГФК), L(НАД⁺).

Дефект системы расщепления глицина приводит к гиперглицилемии, которая может проявляться повреждением мозга, судорогами, нарушением дыхания.

Метаболит ПФЦ рибозо-5-фосфат превращается в фосфорибозилпирофосфат, из которого через ряд стадий образуется гистидин. Однако рибозо-5-фосфат идёт на синтез пуринов, поэтому возможности синтеза гистидина ограничены и он является полузаменимой кислотой.

Синтез аминокислот из метаболитов Кребса (учебник).

Синтез заменимых аминокислот из незаменимых.

Из незаменимой аминокислоты фенилаланина образуется тирозин (учебник).

Незаменимая аминокислота метионин может превращается в цистеин. Источником серы является сам метионин, а углеродная часть образуется из серина. Вначале активируется метионин:

Метильная группа S-аденозинметионина используется для метилирования разных веществ (синтез креатина, адреналина, холина), при S-аденозинметионин переходит в S-аденозингомоцистеин, который под действием гидролазы распадается на аденозин и гомоцистеин:

Гомоцистеин может вступать в 2-е реакции:

1-я
превращаться вновь в метионин, источником метильной групп выступает 5-метил-ТГФК:

2-я
вступать в реакцию с серином при синтеза цистеина:

При нарушении использования гомоцистеина в организме образуется гомоцистин, который накапливается в крови и тканях и выделяется с мочой, -развивается гомоцистинурия:

Возможно развитие цитионинурии. Причина дефект фермента и/или недостаток витаминов B₆, B₉, B₁₂.