Трансамінази каталізують опосередковано через глутаматдегідрогеназу як дезамінування амінокислот, так і їх біосинтез. Отже, відновне амінування є одним із шляхів синтезу амінокислот 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Трансамінази каталізують опосередковано через глутаматдегідрогеназу як дезамінування амінокислот, так і їх біосинтез. Отже, відновне амінування є одним із шляхів синтезу амінокислот



6.2.2.4. Непряме дезамінування амінокислот. Механізм непрямого дезамінування (поєднання трансамінування з окиснювальним дезамінуванням) дав можливість пояснити, як відбувається в тканинах дезамінування природних амінокислот при наявності малоактивних оксидаз амінокислот.

Між трансамінуванням і окиснювальним дезамінуванням амінокислот існує певний зв'язок. Існування в тканинах активної глутаматдегідрогенази, яка дезамінує глутамінову кислоту і активної трансамінази, що каталізує переамінування між амінокислотою і a–кетоглутаратом, підтверджує думку про можливість існування непрямого дезамінування амінокислот названого ще процесом трансдезамінування. Більшість амінокислот дезамінується непрямим шляхом, включаючи два етапи: 1) трансамінування з α-кетоглутаратом з утворенням глутамату; 2) окиснювальне дезамінування глутамату.

Непряме дезамінування полягає в перенесенні аміногрупи амінокислот на a–кетоглутарат шляхом трансамінування (фермент амінотрансфераза, кофермент піридоксальфосфат).

Так, амінокислота при цьому переходить у кетокислоту, а глутамат під дією глутаматдегідрогенази, кофермент НАД+) дезамінується, утворюючи a-кетоглутарат і аміак:

Внаслідок таких послідовних реакцій відбувається дезамінуваннявихідної амінокислоти не безпосередньо, а через трансамінування за участю a–кетоглутарату як акцептора аміногрупи.

Непряме дезамінування – основний спосіб дезамінування більшості амінокислот. Обидві стадії непрямого дезамінування зворотні, що забезпечує як катаболізм амінокислот, так і можливість утворення практично будь-якої амінокислоти із відповідної α-кетокислоти (рис. 6.4).

Рис. 6.4. Механізм непрямого дезамінування

 

При катаболізмі майже всі амінокислоти спочатку передають аміногрупу на α-кетоглутарат у реакції трансамінування з утворенням глутамату і відповідної кетокислоти (рис. 6.4, А). Потім глутамат підлягає прямому окиснювальному дезамінуванню під дією глутаматдегідрогенази, у результаті чого утворюється α-кетоглутарат і аміак.

При необхідності синтезу амінокислот і наявності необхідних α-кетокислот обидві стадії непрямого дезамінування протікають у зворотному напрямку (рис. 6.4, Б). У результаті відновного амінування α-кетоглутарату утворюється глутамат, який вступає у трансамінування з відповідною α-кетокислотою, що призводить до синтезу нової амінокислоти.

6.2.2.5. Декарбоксилування амінокислот. Декарбоксилування амінокислот полягає у відщепленні діоксиду вуглецю від молекули амінокислоти з утворенням амінів (біогеннихамінів). більшість з яких є біологічно активними сполуками. Декарбоксилування зазнають як аліфатичні, так і циклічні амінокислоти; у сечі людини знайдено близько сорока біогенних амінів.

Декарбокилування амінокислот відбувається з участю декарбоксилаз. Ці ферменти, як і амінотрансферази, містять у якості простетичної групи піридоксальфосфат. Механізм реакції включає утворення проміжного комплексу між амінокислотою і піридоксальфосфатом (шифові основи) з наступним розривом зв'язку С-СООН і звільненням СО2.

Таким чином, піридоксальфосфат виконує каталітичну роль у реакціях декарбоксилування і трансамінування, а напрямок реакцій визначається апоферментами декарбоксилаз та амінотрансфераз. Декарбоксилази амінокислот є стереоспецифічними ферментами, що діють тільки на L-стереоізомери.

У тканинах тварин відбувається декарбоксилування гістидину, тирозину, глутамінової кислоти і продуктів перетворення амінокислот: 5-окситриптофану, 3,4–діоксифенілаланіну тацистеїнової кислоти, що утворюється при окисненні цистеїну.

Аміни, які утворюються при декарбоксилуванні відповідних амінокислот, виконують в організмі певну біологічну роль, впливаючи в той чи інший спосіб на процеси обміну і функцію певних тканин або органів. Так, 3 глутамінової кислоти в організмі при декарбоксилуванні утворюється g–аміномасляна кислота (ГАМК), яка відіграє важливу роль у функціональній діяльності центральної нервової системи. Вважають, що (ГАМК) є природним фактором, який гальмує діяльність нервових клітин, синтезується із глутамату під дією глутаматдекарбоксилази.

Гальмування у нервовій системі досягається за рахунок зв'язування ГАМК з каналом для іонів хлору, що призводить до підвищення проникності каналів постсинаптичної мембрани для цих іонів. Відкриття іонних каналів для хлору запобігає деполяризації мембрани і збудженню клітин.

При декарбоксилуванні таких амінокислот, як тирозин, окситриптофан, гістидин, утворюються такі важливі гормони як адреналін, норадреналін, серотонін і гістамін тощо.

Гістамін утворюється шляхом декарбоксилування гістидину під дією гістидиндекарбоксилази:

Гістамін утворює комплекс з білками і зберігається в секреторних гранулах базофілів. Секретується у кров при пошкодженні тканин (удар, опіки, дія екзо- та ендогенних речовин), розвиток імунних та алергічних реакцій. Цей біогенний амін має широкий спектр дії: розширює кровоносні судини, підвищує проникність капілярів, спричинює набряки, знижує артеріальний тиск, виступає медіатором запалення і болю, стимулює секрецію соляної кислоти і пепсину в шлунку (гістамінова проба при дослідженні його секреторної функції), впливає на скорочення гладкої мускулатури легень, спричинює задушення.

Серотонін (5-окситриптамін) - нейромедіатор ЦНС, бере участь у регуляції сну, настрою, емоцій, відчуття болю, проявлює судиннозвужувальну дію. Серотонін впливає на артеріальний тиск, температуру тіла, дихання стимулює скорочення гладкої мускулатури. Синтезується серотонін із триптофану шляхом гідроксилування і наступного декарбоксилування.

Серотонін може перетворюватися на гормон мелатонін, який регулює добові та сезонні зміни метаболізму організму і бере участь у регуляції репродуктивної функції. Інактивується під дією моноамінооксидази. Кінцевий продукт обміну серотоніну – 5-оксііндолілацетатна кислота – виводиться із сечею. Цим шляхом метаболізуєтьсч близько 3 % триптофану, що поступає в організм. У хворих із злоякісним карциноїдом кишечника приблизно 60 % триптофану окиснюється в серотоніновому шляху і вміст 5-оксііндолілацетатної кислоти у сечі зростає в десятки разів.

Біогенний амін дофамін утворюється в реакції декарбоксилування з 3,4-діоксифенілаланіну:

Він є нейромедіатором базальних гангліїв головного мозку, зокрема у нейронах, які зв'язують чорну речовину зі смугастим тілом і беруть участь у регуляції рухів. Зниження рівня дофаміну та продуктів його розпаду спостерігається при хворобі Паркінсона, яка характеризується ригідністю м'язів, тремором і гіпокінезією. Інші дофамінергічні системи мозку відіграють роль у здійсненні інтегративних функцій мозку, у процесах відчуття, емоцій, пам'яті.

Процес декарбоксилування відбувається також і під час гниття білків у товстій кишці. Зокрема, при декарбоксилуванні ароматичних амінокислот утворюються фенілетиленамін (з фенілаланіну), тирамін (з тирозину), триптамін (із триптофану); при декарбоксилуванні діамінокислот утворюються кадаверин (з лізину), путресцин (зорнітину), агматин (з аргініну). У слизовій оболонці товстої кишки ктворені аміни підлягають окислювальному дезамінуванню з вивільненням аміаку. Детальніше процеси гниття білків і знешкодження токсичних речовин, які при цьому утворюються, будуть розглядатися нижче.

Механізм окиснення біогенних амінів. Нагромадження біогенних амінів може негативно впливати на фізіологічні процеси і викликати порушення в організмі. Однак органи і тканини мають спеціальні механізми знешкодження біогенних амінів, якіздійснюються двома шляхами:

1) метилуванням з участю S-аденозилметіоніну під дією метилтрансфераз. Таким чином можуть інактивуватися різні біогенні аміни, але найчастіше гістамін та адреналін;

2) окисним дезамінуванням з утворенням відповідних альдегідів і вивільненням аміаку та пероксиду водню.

Ферменти, які каталізують ці реакції, одержали назву моноамінооксидаз (МАО) і діамінооксидаз (ДАО). Коферментом МАО виступає ФАД, а ДАО- піридоксальфосфат (для реакції необхідні іони Сu2+). Моноамінооксидаза пов’язана з мітохондріями клітин, відіграє важливу роль в організмі, регулюючи швидкість біосинтезу та розпаду біогенних амінів. МАО інактивує первинні, вторинні та третинні аміни. Таким шляхом інактивуються дофамін, норадреналін, серотонін, ГАМК. ДАО знаходиться в цитоплазмі, і інактивує переважно гістамін, путресцин, кадаверин, аліфатичні аміни.

Продукти дезамінування біогенних амінів – альдегіди окиснюються з допомогою алкогольдегідрогенази до органічних кислот, а пероксид водню розкладається на воду й кисень за участю каталази або пероксидаз, аміак надходить у систему синтезу сечовини. Деякі інгібітори моноамінооксидази (іпраніазид, гармін, паргілін) застосовують для лікування гіпертонічної хвороби, депресивних станів, шизофренії тощо.

6.2.2.6. Загальні шляхи метаболізму вуглецевих скелетів амінокислот в організмі. Глюкогенні та кетогенні амінокислоти. Катаболізм всіх амінокислот зводиться до утворення шести сполук, які згодом вступають у загальний шлях обміну, це – піруват, ацетил-КоА, α-кетоглутарат, сукциніл-КоА, фумарат, оксалоацетат.

Вуглецеві скелети амінокислот після відщеплення аміногруп перетворюються на метаболіти, які включаються в цикл Кребса (рис. 6.5). Гліцин, лейцин, цистеїн, серин, треонін, лізин, триптофан перетворюються на ацетил-КоА; фенілаланін і тирозин- на ацетил-КоА і фумарат; ізолейцин - на ацетил-КоА і сукциніл-КоА; валін, метіонін, ізолейцин – на сукциніл- КоА; аргінін, гістидин, глутамін, глутамінова кислота, пролін – на a-кетоглутарат; аспарагін і аспарагінова кислота – на оксалоацетат. Згоряючи до СО2 і Н2О, амінокислоти дають значну кількість енергії.

Оскільки в процесі розпаду вуглеводневих радикалів амінокислот утворюються оксалоацетат та інші кислоти циклу Кребса, то це дає можливість використовувати амінокислоти в процесі глюконеогенезу в печінці та нирках.

П’ять амінокислот (Фен, Тир, Ліз, Трп, Лей) вважають кетогенними, оскільки вони є попередниками кетонових тіл, зокрема ацетоацетатної кислоти. Більшість інших амінокислот є глікогенними, служать в організмі джерелом вуглеводів, зокрема глюкози. Такий поділ амінокислот на кетогенні та глікогенні є умовний, тому що деякі вуглецеві атоми Ліз, Трп, Фен і Тир можуть включатися в молекули попередників глюкози, наприклад Фен і Тир – у фумарат. Такі амінокислоти називають змішаними, або гліко-кетогенними. Істинно кетогенною амінокислотою виступає тільки лейцин.

Між амінокислотами існують складні взаємозв'язки в обміні. Так, наприклад, фенілаланін стимулює включення триптофану в білки печінки, селезінки і скелетних м'язів. Триптофан і гістидин гальмують включення гліцину в білки печінки та селезінки, гліцин гальмує включення триптофану й гістидину в білки. Надлишок гліцину послаблює обмін метіоніну як донатора метильних груп в організмі, сповільнює утворення таких сполук як адреналін, креатин, холін, деякі азотисті основи нуклеотиди тощо.

Спостерігається й своєрідна конкуренція у взаємозв'язку між аргініном і лізином в процесі біосинтезу гістонів, а також між треоніном та триптофаном. Підвищення концентрації лейцину посилює активність ферментів оксидаз валіну та ізолейцину і цим може спричинити дефіцит названих амінокислот. Лізин гальмує активність аргінази, порушує процес розщеплення аргінінунасечовину і орнітин. При нестачі лізину порушується процес перенесення електронів в дихальному ланцюзі мітохондрій.

Амінокислоти виявляють специфічну дію на стан та функцію окремих органів, зокрема серця. Так, наприклад, лейцин і метіонін прискорюють скорочення міокарда, аспарагінова і глутамінова кислоти сповільнюють.

В умовах дефіциту окремих амінокислот, зокрема лізину, в лізосомах печінки різко збільшується активність катепсинів, які розщеплюють клітинні білки.

Приведені дані свідчать про те, що в дієті і при використанні амінокислот при перентеральному харчуванні або з лікувальною метою необхідно враховувати характер їх взаємозв’язку в обміні.

Застосування амінокислот як лікарських засобів. У даний час все більше розширюється виробництво амінокислот для потреб медицини. В зв'язку з цим питанням якісного складу їх сумішей і кількості окремих амінокислот надається важливе значення.

Так, глутамінова кислота застосовується при лікуванні захворювань центральної нервової системи, поліомієлітах і м'язовій дистрофії; метіонін використовується при токсичних ураженнях і жировій інфільтрації печінки, при атеросклерозі, дистрофії в результаті білкової нестачі у дітей. Гістидин знаходить застосування при запаленні печінки (гепатитах), виразковій хворобі, атеросклерозі.

Препарати γ-аміномасляної кислоти застосовуються при порушенні функцій центральної нервової системи і мозкового кровообігу, а також при атеросклерозі, а цистеїн — при помутнінні кришталика ока (катаракта) і в інших випадках.

У практичній медицині широко використовуються гідролізати білків, до складу яких входять амінокислоти, в тому числі незамінні для парентерального харчування. Серед них можна назвати гідролізин — продукт розщеплення фібринних згустків великої рогатої худоби; гідролізат казеїну, амінопептид — гідролізат цільної крові великої рогатої худоби, амінокровін — розщеплений білок згустків крові і еритроцитів; желатиноль — розчин частково розщепленого харчового желатину, а також церебролізин- гідролізат мозкової речовини, який застосовується при порушеннях функцій ЦНС.

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-17; просмотров: 337; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 44.192.53.34 (0.038 с.)