Перетворення амінокислот після всмоктування

У клітинах окремих органів і тканин амінокис­лоти зазнають різних перетвореннь. Частина їх використовуєть­ся як матеріал для синтезу специфічних для організму білків, інші - для утворення небілкових азотистих сполук, які є складо­вими частинами клітин і тканин, деякі амінокислоти розпада­ються до кінцевих продуктів азотистого обміну.

Утворенню кінцевих продуктів білкового обміну передує по­переднє внутрішньоклітинне окиснення амінокислот. При цьому для окиснення двадцяти різних амінокислот, що входять до складу білків, існує і двадцять різних шляхів, кожний з яких у свою чергу складається з великої кількості ферментативних ре­акцій. Проте всі ці шляхи в підсумку призводять до утворення невеликої кількості продуктів, які залучаються в різних місцях до циклу трикарбонових кислот, де підлягають дегідруванню і декарбоксилюванню. Шляхи включення вуглецевих скелетів двадцяти амінокислот у цикл Кребса показані на схемі:

Шляхи включення вуглецевих скелетів амінокислот у цикл Кребса

Десять амінокислот через піровиноградну кислоту й ацето-ацетил-КоА перетворюються в ацетил-КоА, п'ять інших пере­творюються в а-кетоглутарову кислоту, три - у сукциніл-КоА і дві - у щавлево-оцтову кислоту. Причому дві амінокислоти (фе­нілаланін і тирозин) розщеплюються таким чином, що частина їх вуглецевого ланцюга включається в цикл у вигляді ацетил-КоА, інша частина - у вигляді фумарової кислоти.

Перетворення амінокислот в організмі людини відбувається переважно в клітинах печінки, нирках і незначною мірою - у клітинах скелетних м'язів. Перед включенням вуглецевих ске­летів вільних амінокислот у цикл Кребса відбувається їх деза­мінування.

Дезамінування амінокислот. Найбільш важливими проце­сами, за допомогою яких відбувається відщеплення аміногруп від амінокислот у ссавців, є трансамінування й окиснювальне дезамінування.

Перезмінуванням, або трансамінуванням, називають хімічну реакцію, при якій відбувається перенесення амінної групи від одні­єї молекули до іншої без утворення вільного аміаку. Процес переамінування був відкритий у 1937 р. радянськими біохіміками А.Е. Браунштейном і М.Г. Крицман. Він здійснюється за допомогою ферментів амінотрансфераз (трансаміназ), що містять простетичну групу фосфопіридоксаль (фосфорний ефір вітаміну В₆).

Переамінування є складним процесом, що відбувається у два етапи. На першому етапі здійснюється перенос NH₂-групи від амінокислоти на фосфопіридоксаль амінотрансферази. При цьо­му амінокислота перетворюється у відповідну кетокислоту, а фо­сфопіридоксаль у фосфопіридоксамін:

На другому етапі аміногрупа з фосфопіридоксаміну переда­ється на кетокислоту, яка перетворюється в амінокислоту:

За допомогою реакцій переамінування аміногрупи більшості амінокислот переносяться на три α-кетокислоти: піровиноград­ну, α-кетоглутарову і щавлево-оцтову, у результаті чого вони пе­ретворюються в кетоаналоги вихідних амінокислот, а α-кетокис­лоти перетворюються відповідно в аланін, глутамінову й аспара­гінову кислоти:

1) α-амінокислота + Піровиноградна кислота → а-кетокислота + Аланін;

2) α-амінокислота + α-кетоглутарова кислота → a-кетокислота + Глутамінова кислота;

3) α-амінокислота + Щавлево-оцтова кислота → а-кетокислота V + Аспарагінова кислота.

Відомі дві найбільш важливі амінотрансферази: аланінаміно-трансфераза, що каталізує реакцію (1) і глутаматамінотрансфераза, що каталізує реакцію (2). У деяких організмів функці­онує й аспартатамінотрансфераза, що каталізує реакцію (3).

Загальний результат переамінування різних амінокислот полягає в тому, що всі їх аміногрупи зрештою збираються в зага­льний фонд у вигляді однієї амінокислоти, якою в організмі сса­вців є глутамінова кислота. Таким чином, аміногрупи, накопиче­ні у формі аланіну Й аспарагінової кислоти, переносяться потім на a-кетоглутарову кислоту з утворенням глутамінової. Ці реа­кції здійснюються двома відповідними ферментами - аланін: 2-оксоглутарат- І аспартат: 2-оксоглутаратамінотрансфера-вами, або скорочено АЛТ і ACT:

і

Отже, незалежно від початкових реакцій трансамінуванвя кінцевим акцептором аміногруп більшості амінокислот є α-кетоглутарова кислота. Перетворюючись у глутамінову кислоту, вона служить каналом, за допомогою якого аміногрупи переда­ються в заключну серію реакцій, які ведуть до утворення кінце­вих продуктів азотистого обміну.

Окиснювальне дезамінування полягає у відщепленні аміногрупи від амінокислот з виділенням аміаку. Аміногрупи, зібрані за допомогою амінотрансфераз від різних амінокислот, виявляються в результаті a-аміногрупами глутамі­нової кислоти. Остання піддається окиснювальному дезаміну­ванню за допомогою ферменту НАД-залежноі глутаматдегідро-генази. Окиснювального дезамінування можуть зазнавати й інші амінокислоти. Проте найбільш активно цей процес відбувається з глутаміновою кислотою, оскільки тільки для цієї амінокисло­ти існує дуже активна дегідрогеназа. Глутаматдегідрогеназа, та­ким чином, відіграє центральну роль у процесі окиснювального дезамінування амінокислот у багатьох організмів.

Аміногрупи різних амінокислот, зібрані в складі глутаміно­вої кислоти, звільняються у вигляді іонів NH₄⁺:

Відомі й інші шляхи дезамінування α-амінокислот, такі, як відновне, гідролітичне і внутрішньомолекулярне:

Ці види дезамінування а-амінокислот найбільш характерні для мікроорганізмів і рослин.

На закінчення необхідно підкреслити, що глутамінова кис­лота в організмі ссавців відіграє дуже важливу роль. З одного боку, вона є тією формою, за допомогою якої відбувається вида­лення аміаку в тканинах, з іншого боку - служить тими "воро­тами", через які аміак і аміногрупи, акцептовані в її складі, або передаються на заключну стадію азотистого обміну, або за допо­могою амінотрансфераз переносяться на сс-кетокислоти. Остан­ня обставина важлива тому, що завдяки глутаміновій кислоті шляхом амінування а-кетокислот відбувається синтез окремих амінокислот в організмі.

Декарбоксилювання амінокислот є одним Із шляхів пере­творення амінокислот, утворених в результаті гідролитичного розщеплення білків їжі. У результаті реакцій декарбоксилю­вання амінокислот у тканинах людини і вищих тварин утворю­ються аміни.

Аміни (тирамін, адреналін, гістамін, серотонін і ін.) - це біо­логічно активні речовини, деякі з них є отрутами. Аміни вико­нують в організмі важливу роль. Так, гістамін, тирамін і серото­нін мають потужний фармакологічний вплив на кров'яний тиск і кровоносні судини.

Проте реакції декарбоксилювання амінокислот на відміну від реакцій переамінування не є основним шляхом перетворен­ня амінокислот, незважаючи на велике фізіологічне значення утворених продуктів реакції. Швидкість цих реакцій дуже мала.