Окислительное дезаминирование аминокислот. Глутаматдегидрогеназа. Значение этой реакции.

3. Катаболизм аминокислот начинается с реакции дезаминирования - удаления α-аминогруппы, которая выделяется в виде аммиака и образования безазотистого остатка (α-кетокислоты). При дезаминировании в отличие от трансаминирования общее количество аминокислот уменьшается.

Продукт дезаминирования аммиак - токсичное соединение, в клетках подвергается обезвреживанию.

Безазотистый остаток представляет собой α-кетокислоту, которая включается:

• в реакции окисления до СО₂ и Н₂О;

• в реакции трансаминирования для синтеза заменимых аминокислот;

• в анаплеротические реакции для восполнения убыли метаболитов ОПК или для синтеза других соединений;

• в глюконеогенез;

• в кетогенез.

Дезаминированию подвергаются все аминокислоты кроме лизина и пролина (табл. 9.3).

Существует несколько типов реакций дезаминирования:

• окислительное - характерно только для Глу;

• неокислительное - характерно для Сер, Тре и Гис;

• непрямое - для остальных аминокислот.

Прямому окислительному дезаминированию подвергается только глутамат. Окислительное дезаминирование глутамата происходит под действием фермента глутаматдегидрогеназы, коферментом которого является NAD+. Реакция идет в митохондриях многих тканей, наиболее активно - в печени. В реакцию неокислительного дезаминирования вступают:

• серин и треонин - с отщеплением воды;

• гистидин - внутримолекулярным способом.

Большинство аминокислот подвергается в клетке непрямому дезаминированию, которое включает две стадии:

А. Трансаминирование с α-кетоглутаратом и образование Глу в цитозоле клетки;

Б. Окислительное дезаминирование Глу в митохондриях.

Центральную роль в непрямом дезаминировании играют глутамат и α-кетоглутарат.

Другой тип дезаминирования аминокислот - непрямое неокислительное - происходит с участием цикла ИМФ-АМФ и характерен для мышечной ткани и мозга, в которых глутаматдегидрогеназа малоактивна:

Аминогруппа аминокислот с помощью двух последовательных реакций трансаминирования переносится на ИМФ с образованием АМФ, который гидролитически дезаминируется с выделением аммиака.

Таблица 9.3. Реакции дезаминирования аминокислот

Катаболизм аминокислот и, соответственно, реакции дезаминирования ускоряются при:

• голодании в результате ускорения распада белков тканей;

• поступлении с пищей больших количеств белка;

• сахарном диабете и других длительно протекающих тяжелых заболеваниях, также сопровождающихся распадом тканевых белков.

ГЛУТАМАТДЕГИДРОГЕНАЗА

фермент, катализирующий взаимопревращение L-глутаминовой и2-оксоглутаровой к-т:

где НАДФ (НАД) и НАДФН (НАДН) соотв. окисленная и восстановленная форма коферментаникотинамидаденин-динуклеотидфосфата (никотинамидадениндинуклеотида) - акцепторы и переносчикиэлектронов и водорода на промежут. стадиях. Относится к классу оксидоредуктаз.

Различают Г. специфичные к НАД, НАД и НАДФ или только к НАДФ. Фермент имеет мол. м. 210-480 тыс. иобычно состоит из 4 или 6 одинаковых субъединиц. В активном центре содержатся остатки лизина, тирозинаи ци-стеина. Третичная структура характеризуется наличием доменов с мол. м. 20 тыс. Известна первичнаяструктура нескольких Г. Оптим. каталитич. активность при аминировании в области рН 7,5-8,5, придезаминировании 8,5-9,5.

Г. содержится в животных, растениях и микроорганизмах. В бактериях и синезеленых водоросляхпредставлена одной формой, в др. организмах - неск. изоферментами. Долгое время Г. рассматривали какосн. фермент первичной ассимиляции NH₃. Низкое сродство Г. к NH₄⁺, а также открытие глутаматсинтазы, обнаруженной во всех, кроме животных, организмах, свидетельствуют, что роль Г. в ассимиляции NH₃незначительна.