Конечные продукты распада аминокислот

В результате многообразных процессов в организме аминокислоты полностью распадаются до аммиака, углекислого газа и воды. Вода является необходимым веществом для всех обменных процессов. Углекислый газ участвует в построении карбонатной буферной системы, в активированной форме используется для синтеза жирных кислот, пуриновых и пиримидиновых оснований, углеводов (в процессе глюконеогенеза). Оставшееся его часть выводиться из организма легкими. Аммиак является одним из источников азота в организме.

Как видно, азот используется для поддержания азотистого равновесия, в том числе для синтеза белка, построения небелковых азотсодержащих веществ (пуриновых и пиримидовых азотистых оснований, холина, креатина, глюкозаминов и пр.). Однако определенная часть азота оказывается связанной в форме аммиака, который для организма является токсичным. Однако отравление им не происходит, так как в организме весьма активны процессы обезвреживания аммиака.

К общим путям превращения аминокислот относят процессы трансаминирования, дезаминирования, декарбоксилирования.

Первый шаг вступления аминокислот в общие пути метаболизма – удаление аминогруппы.

Существуют два типа реакций, удаляющих аминогруппу.

Реакции прямого дезаминированияпозволяют получить свободный аммиак:

R – CH – COOH → R – C – COOH + NH3↑ | || NH2 O

Реакции непрямого дезаминирования представляет собой сочетание реакции переаминирования (перенос аминогруппы аминокислоты на акцептор – чаще всего на α-кетоглутаровую кислоту) с последующей реакцией прямого дезаминирования образовавшейся аминокислоты (главным образом глутаминовой).

α-Аминокислота α-Кетокислота   α-Кетоглутарат Глутамат NH4+

ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ АМИНОКИСЛОТ – реакция отщепления аминогруппы с выделением NH₃.

Существует несколько способов дезаминирования:

а) восстановительное – с образованием карбоновых кислот

+2H

R – CH – COOH R – CH₂ – COOH + NH₃ ↑

|

NH₂

б) окислительное – с образованием кетокислот

R – CH – COOH + 1/2O₂ ↔ R – C – COOH + NH₃↑

| ||

NH₂ O

в) гидролитическое – с образованием гидроксикарбоновых кислот

R – CH – COOH + H₂O ↔ R – CH – COOH + NH₃↑

| |

NH₂ OH

г) внутримолекулярное – с образованием ненасыщенных кислот

R – CH – COOH ↔ R₁ – CH = CH – COOH + NH₃↑

|

NH₂

Такие реакции входят в группу прямого дезаминирования. Наиболее важную роль среди этой группы реакций у человека играет окислительное дезаминирование. Ферменты, катализирующие эти реакции, называются оксидазами (кофермент ФМН – флавинмононуклеотид и ФАД – флавинадениндинуклеотид) или дегидрогеназы (кофермент НАД⁺ и НАДФ⁺).

Реакции, катализируемые оксидазами, в клетке протекают медленно, а наибольшей активностью обладает фермент глутаматдегидрогеназа, роль которой в обмене аминокислот велика. Фермент глутаматдегидрогеназа широко представлен в печени, мозге и катализирует превращение глутаминовой кислоты в α-кетоглутаровую кислот:

ГДГ HOOC–CH2–CH2–CH–COOH HOOC–CH2-CH2-C-COOH+NH3 | || NH2 O Глутаминовая кислота α-кетоглутаровая кислота

CH3 COOH CH3 COOH COOH | | | | + 1/2O2 | CH-NH2 + CH2 C=O + CH2 CH2+NH3 | | | | | COOH CH2 COOH CH2 CH2 аланин | пируват | | C=O HC–NH2 C=O | | | COOH COOH COOH α-кетоглутаровая α-глутаминовая α-кетоглутаровая кислота кислота кислота

Продукт реакции α-кетоглутаровая кислота является хорошим субстратом в реакциях переаминирования – реакции, в которых происходит как бы обмен аминогруппы на кетогруппу между аминокислотой и кетокислотой:

α-аланин → пируват (трансаминирование), α-глутаминовая кислота → кетоглутаровая кислота (окислительное дезаминирование).

Такое сочетание переаминирования аминокислот с участием кетоглутаровой кислоты с последующим дезаминированием глутаминовой кислоты получило название непрямого дезаминирования – основной путь дезаминирования аминокислот.

(Непрямое дезаминирование α-аминокислот связано с предварительным переносом их аминогруппы на кетоглутаровую кислоту путем переаминирования).

Большинство аминокислот теряют свою аминогруппу не путём описанного выше прямого дезаминирования, а передают аминогруппу на α-кетокислотный акцептор. ТРАНСАМИНИРОВАНИЕ – реакции, в ходе которых аминогруппа переносится от донорской аминокислоты к акцепторной α-кетокислоте. В результате получается α-кетокислота из донорской аминокислоты и новая аминокислота. Реакции катализируют ферменты трансаминазы с участием кофермента пиридоксальфосфата (производное Vit B₆).

Трансаминирование происходит практически во всех органах. Играет основную роль в процессах мочевинообразования, глюконеогенеза, путях образования новых аминокислот.

Выделены трансаминазы, катализирующие переаминирование большинства аминокислот. Например, после поступления пищевых аминокислот из воротной вены значительная часть их в печени подвергается переаминированию. Исключением являются аминокислоты с разветвлённым углеводородным радикалом, для которых в печени нет соответствующих трансаминаз, о чём говорит более высокая концентрация таких аминокислот в крови, оттекающей от печени, по сравнению с концентрацией в крови воротной вены.

Аланиновая трансаминаза АЛТ АЛА + α-КГ ↔ Пируват + ГЛУ Аспарагиновая трансаминаза АСТ АСП + α-КГ ↔ Оксалоацетат + ГЛУ Тирозиновая трансаминаза ТТ ТИР + α-КГ ↔ р-ОН – фенилпируват + ГЛУ