Обмін амінокислот
До теперішнього часу докладно вивчені проміжні продукти метаболізму амінокислот і з`ясована природа специфічних ферментних систем, що беруть участь в реакціях. Експериментальні дані про обмін амінокислот в організмі узагальнені в монографіях і оглядах, тому ми коротко викладемо лише загальні закономірності обміну амінокислот.
В основі шляхів обміну амінокислот лежать реакції трьох типів - переаминирование, дезаминирование і декарбоксилювання.
переамінування
Переамінування поширене в природі. Воно важливе в обміні аминогрупп. Перехід аміногрупи від амінокислоти до кетокислот каталізується амінотрансфераз. Ця ферментна система вперше описана Браунштейном, Крицман в 1937 р
Відео: БІОХІМІЯ ЛЮДИНИ
Отже, для процесу переамінування необхідна амінокислота, яка відіграє роль донатору аміногрупи, і а-кетокислот як акцептор аміногрупи. При цьому відбувається обмін аминогруппой, внаслідок якого з амінокислоти утворюється а-кетокислот, а з останньої - амінокислота.
У Переамінування бере участь багато амінокислот (крім лізину, треоніну, а-аміногрупи аргініну), найбільш активними є глутамінова, аспарагінова кислоти, що пов`язують з високим вмістом в тканинах тварин двох специфічних амінотрансфераз - аспартат-амінотрансферази та аланін-амінотрансферази.
дезаминирование
Перші дані про дезаминировании амінокислот отримав Krebs (1970), який на препаратах печінки спостерігав окислення L- і D-амінокислот в кетокислот і виявив, що в цих реакціях беруть участь дві ферментні системи. За специфічності останні можна розділити на оксидази L- і D-амінокислот. Вони являють собою переважно флавіновие ферменти. Дезамінування відбувається в дві стадії, тільки перша є ферментативної. Найбільш важливий дезамінується фермент - L-глутаматдегідрогеназа. Вона присутня в різних органах тварин: в печінці, серці, нирках. Незважаючи на мітохондріальну локалізацію, її можна легко екстрагувати і отримати в кристалічному вигляді. Глутаматдегідрогеіазная реакція потребує присутності НАД + і НАДФ +. Проміжним продуктом є а-аміноглутаровая кислота.
Значення L-глутаматдегідрогеназной реакції полягає в її оборотності. Внаслідок чого обмін глутамінової кислоти зв`язується з основним шляхом катаболізму субстратів - лімоннокіслим циклом, стає можливим утворення вільного аміаку.
У печінці, нирках тварин виявлена специфічна ФАД + -залежна гліциноксидазою, що перетворює гліцин в аміак і гліоксилової кислоту.
Вважають, що даний фермент відіграє роль в утворенні аміаку в ниркових канальцях.
Представляють інтерес дезамінується ферментні системи, що існують для певних амінокислот, таких як цистеїн, серії, треонін, гомоцистеїн, гомосерін, гістидин, аспарагінова кислота і триптофан, дезаминирование яких протікає неокислювального шляхом.
Низька активність ферментів окисного і неокислювального дезаминирования а-амінокислот дозволяє зробити висновок про їх незначну роль в обміні амінокислот. Обмін аминогрупп відбувається, ймовірно, переважно шляхом переамінування.
декарбоксилирование
Хоча первинне декарбоксилирование в тканинах є не основний шлях обміну, багато утворилися в процесі його аміни надають фармакологічна дія і є попередниками гормонів або складовими частинами коферментів. Їх називають біогенними амінами.
Декарбоксилирование - ензиматичний процес. Декарбоксилази амінокислот мають виражену субстратной специфічністю. Простетичної групою декарбоксилаз амінокислот, як і амінотрансфераз, є піридоксальфосфат.
Розпад амінокислот відбувається з відділенням аміногрупи від вуглецевого скелета, потім шляхом переамінування або дезаминирования з амінокислот утворюються моно- і дикарбонових кислоти. Ці метаболіти використовуються в біосинтетичних процесах або зазнають окислювального розпаду до СО2 і Н2О.
Аланин, аспарагінова, глутамінова кислоти поставляють пировиноградную, щавлевооцтову і а-кето Глутаровий кислоти, з яких через щавлевооцтову і фосфоенолпіровіноградную кислоти можуть утворюватися глюкоза і глікоген. Після переаминирования відповідна а-кетокислот активується і піддається окислювальному декарбоксилюванню. Отриманий таким чином ацил-КоА піддається потім окислювальному розпаду як і звичайні жирні кислоти.
Найважливішими кінцевими продуктами обміну азоту амінокислот є сечовина, сечова кислота та аміак.
Перетворення азоту більшості амінокислот йде в основному двома шляхами: переамінуванням в глутамінової кислоти і аспарагінову кислоту. Глутаматоксалатамінотрансфераза поставляє аспартат для синтезу аргініну, глутаматдегідрогеназа - аміак для синтезу карбамілфосфата. Синтез сечовини відбувається в серії циклічних перетворень (цикл Кребса-Гензелейта), проміжними продуктами яких є орнітин, цитрулін і аргінін. У людини сечовина синтезується в основному в мітохондріях клітин печінки.
Синтез аміаку відбувається переважно в нирках. Це підтверджується тим, що концентрація амонію в нирковій вені може бути в 2 рази, а в сечі в сотні разів більше, ніж в артеріях. Аміногрупи, що відбуваються з різних амінокислот, переамініруются з утворенням глутамінової кислоти, яка під дією глутаматдегідрогенази піддається окислювальному дезамінування. Подальший процес утворення глутаміну з глутамінової кислоти каталізується глутамінсінтетазу. Близько 60% аміаку синтезується в нирках з глутамина, решта - з аспарагина, аланіну і гістидину. Менше значення в освіті аміаку мають гліцин, лейцин, аспарагінова кислота, метіонін.
Однак в літературі наведено і інші відомості. Грунтуючись на даних про вплив внутрішньовенних введень амінокислот на здорових людей і хворих на цироз печінки, біохіміки зробили висновок, що в залежності від здатності амінокислот продукувати аміак в процесі обміну речовин їх слід розподілити на три групи:
утворюють при обміні відносно багато аміаку (серії, гліцин, треонін, глутамін, лізин, гістидин, аспарагін);
з різко вираженою здатністю синтезувати аміак (орнітин, тирозин, аланін);
що не утворюють аміак в процесі метаболізму (аспарагінова, глутамінова кислоти, пролін, аргінін, триптофан). Такі відомості надзвичайно важливі при лікуванні амінокислотами захворювань, в патогенезі яких велике значення має гіперамінемія (цирози печінки).
Методом мікропункціі встановлено, що аміак синтезується в дистальних і проксимальних канальцях нирки ссавців.
Відео: Профайбер коктейль - Про-волокно
Частина аміаку утворюється в нирці в реакції трансамінування глутаміну і а-кетокислот з подальшим дезаминированием.
Швидкість синтезу аміаку в нирці залежить від накопичення в клітинах продукту дезаминирования глутаміну - глутамату, виділення аміаку з сечею - від стану кислотно-лужної рівноваги: під час ацидозу екскреція його може значно зростати, а в умовах алкалозу - знижуватися.
Білки їжі, перш ніж включитися в процеси катаболізму, піддаються повному ферментативному гідролізу до амінокислот. Процес починається в шлунку під дією шлункового соку, pH якого становить 1-1,5. Активним початком при цьому є протеолітичніферменти - пепсин, що виділяється клітинами слизової шлунка в формі неактивного попередника пепсиногену, і гастриксин. Утворені в шлунку поліпептиди потрапляють в тонку кишку, де під впливом ряду ферментів (трипсину, лейцін- амінопептидази) гідролізуються до амінокислот. Вільні амінокислоти всмоктуються епітеліальними клітинами, що вистилають внутрішню поверхню тонкої кишки, надходять в кров і доставляються всіх тканин, в клітинах яких піддаються метаболічним перетворенням.
Білки у людини не синтезуються. Потреба в них забезпечується за рахунок харчових продуктів. До незамінних амінокислот відносять триптофан, лізин, метіонін, лейцин, валін, ізолейцин, аргінін, треонін, гістидин.
Замінні амінокислоти синтезуються в організмі з інших амінокислот або відповідних а-кетокислот. До цієї групи відносять цистин, пролін, тирозин, оксипролін, серин, гліцин, аланін, глутамінова, аспарагінову кислоти.
Синтез більшості амінокислот відбувається в печінці. Вона займає ключові позиції в постачанні організму амінокислотами та їх катаболизме.
Дослідження взаємини концентрацій окремих амінокислот в крові ворітної вени, печінкової вени і артерії дозволили встановити дві фази процесу - фіксацію і звільнення амінокислот, перебіг яких пов`язане з часом прийому їжі. Велика частина амінокислот затримується в гепатоцитах, беручи участь в біосинтезі білка або піддаючись катаболическим реакцій (переаминирование, окислювальне дезамінування, синтез сечовини). У печінці відбувається дезамінування амінокислот до аміаку і сечовини. Велика частина утворилися кетокислот перетворюється в вуглеводи (глюконеогенез) - глікоген печінки і глюкозу крові, менша - в жирні кислоти, кетонові тіла.
У печінці здійснюється знешкодження токсичної аміаку, що звільняється при дезаминировании амінокислот. Головний шлях детоксикації аміаку - освіту сечовини. Зниження інтенсивності знешкодження призводить до різкого наростання змісту амінокислот і амонійних солей в крові та розвитку важкої інтоксикації. Нормально функціонуюча печінка має високу (приблизно десятикратну) ступінь надійності забезпечення дезаминирования амінокислот і утворення сечовини.
Реакції амінокислотного обміну в скелетних м`язах не настільки різноманітні, як в печінці, але завдяки своїй масі скелетні м`язи займає значне місце в амінокислотному обміні.
У скелетних м`язах відбувається синтез, розпад білків, обмін креатину і деяких амінокислот. М`язи містять ферментні системи, що каталізують розпад незамінних амінокислот. На відміну від печінки і нирок в цих органах не відбувається перетворення кето- кислот, що утворилися при дезаминировании амінокислот в вуглеводи, т. Е. Їм не характерні процеси гликонеогенеза. У м`язах знаходяться у великих концентраціях таурин і карнозин, а також креатин, який грає головну роль в енергозабезпеченні м`язового скорочення.
Нирки відіграють основну роль у виведенні сечовини. Новоутворена сечовина надходить в нирки з кровотоком, потім фільтрується в ниркових клубочках, частково реабсорбується в канальцях і виводиться з сечею. Креатинін екскретується, що не реабсорбіруясь в канальцях. Амінокислоти у вільній формі фільтруються в ниркових клубочках і майже повністю реабсорбуються в канальцях.
У здорових людей з амінокислотами виводиться 1 2% загального азоту сечі. Збільшене виведення амінокислот з сечею (гіпераміноацідурія) може бути обумовлено внепочечнимі і нирковими факторами.
