Обмен фенилаланина и тирозина. Наследственные нарушения обмена фенилаланина и тирозина. Значение серина, глицина, метионина.

Фенилаланин и Тирозин являются белковыми АК, и при их дефиците в организме синтез белков организма снижается; причиной дефицита Фен и Тир в организме является их нехватка в пище (отсутствие полноценного белкового питания). Кроме белков, из Фенилаланина и Тирозина синтезируются гормоны катехоламины и йодтиронины, а также пигмент меланин.
Тирозин катаболизируется до метаболитов ЦТК (фумарата и ацетилКоА), которые могут превращаться в СО2, в результате чего завершается катаболизм углеродного скелета Тир.
Этот путь метаболизма позволяет получить АТФ и тепло при дефиците энергии,
а при дефиците глюкозы из фумарата можно синтезировать глюкозу.
Превращение Фен в Тир позволяет получить тирозин и является реакцией синтеза Тир в организме.
Поскольку Фен в организме не синтезируется (то есть является незаменимой АК), то синтез Тир возможен при условии, что поступает Фен, поэтому Тир относится к условно заменимым АК.
Но главное значение этой реакции не в получении тирозина, т.к. Тирозин может поступать с пищей (в составе пищевых белков), а в избавлении от Фенилаланина и тем самым – в спасении от олигофрении.
Фенилаланин нужен организму для синтеза белков, но то количество Фенилаланина, которое не потратилось на синтез белков (в том числе из-за дефицита других АК), должно превратиться в Тирозин и метаболиты дальнейшего обмена Тир.
Иначе Фенилаланин накапливается и превращается в побочные метаболиты своего обмена, (в т.ч. фенилпируват в результате реакции пере/аминирования; а также – фениллактат, фенилацетат),
накопление которых приводит к развитию ОЛИГОФРЕНИИ.
Фенилпируват выводится с мочой, его присутствие в моче называется ФЕНИЛ/КЕТОН/УРИЕЙ.
Основная причина накопления Фенилаланина и его метаболитов – это низкая активность фермента,
превращающего Фенилаланин в Тирозин (то есть Фенилаланин/гидроксилазы),
а основной причиной низкой активности этого фермента является дефект (мутация) гена,
кодирующего этого фермент (то есть фенилпировиноградная олигофрения относится к первичным энзимопатиям, наследственным заболеваниям, генетическим).
Развитие фенилпировиноградной олигофрении можно предотвратить
за счет специальной диеты.
 Синтез йодтиронинов из Тирозина:
- происходит в щитовидной железе,
- требует стимуляции тиреотропином (гормонов гипофиза),
- наличия йода и здоровой ЩВЖ.
Синтез меланина из тирозина
происходит в меланоцитах – клетках, синтезирующих пигмент меланин.
Меланин синтезируется из ДОФА (ДОФА является промежуточным метаболитом в синтезе и меланина, и катехоламинов, то есть общим метаболитом этих синтезов – см. п.63).
Меланин выполняет функцию защиты от ультрафиолета;
при дефиците меланина кожа меньше защищена от ультрафиолета,
и загорать нужно более осторожно.
Иначе в лучшем случае кожа будет быстро стареть из-за загорания,
повышается риск рака кожи.
От интенсивности синтеза меланина зависит его количество,
а от количества меланина зависит:
1) насколько хорошо кожа защищена от ультрафиолета,
2) блондином или брюнетом будет человек,
3) насколько смуглой будет кожа,
4) карим или серым будет цвет глаз
(чем больше меланина, тем темнее все перечисленное – кожа, радужка).
При сильном снижении синтеза меланина
кожа и волосы очень светлые,
глаза голубые или даже красные
(из-за просвечивающих сосудов) –
эта особенность организма называется АЛЬБИНИЗМОМ.
Причиной снижения синтеза меланина является низкая активность ферментов синтеза меланина из-за мутаций генов, которые их кодируют.
Синтез катехоламинов из тирозина.
Катехоламины – это группа из трёх гормонов – дофамин, норадреналин, адреналин.
Тирозин превращается в дофамин через ДОФА, а из дофамина образуется адреналин через норадреналин.
Снижение синтеза катехоламинов приводит к снижению их функций и появлению ряда последствий.
Катаболизм тирозина.
При катаболизме тирозина образуются фумарат и ацетоацетат (бета-кетобутират).
Фумарат может использоваться для синтеза глюкозы в ГНГ при голодании
-кетобутират – кетоновое тело, которое может питать все клетки
(кроме эритроцитов) при голодании
Начинается катаболизм тирозина с реакции переаминирования
тирозин вступает в реакцию с кетоглутаратом,
в результате КЕТОглутарат превращается в АМИНОглутаРат (=глутаМат),
а тирозин превращается в пара(4)-гидрокси/фенил/пируват: вещество, у которого вместо аминогруппы тирозина есть кетогруппа.

Аланин превращается в пируват,
Фенил/АЛАНИН – в фенил/ПИРУВАТ,
Гидрокси/фенил/АЛАНИН (=тирозин) – в гидрокси/фенил/ПИРУВАТ.

Катализируется переаминирование
ферментами аминотрансферазами
с участием кофермента пиридоксальфосфата,
который образуется из пиридоксаля (витамина В6)
при присоединении к нему фосфата (при фосфорилировании).

4-гидрокси/фенил/пируват в ходе нескольких реакций
превращается в ГОМОГЕНТИЗИНОВУЮ кислоту (ГГК, гомогентизат),
при расщеплении которой образуются конечные метаболиты
катаболизма тирозина и фенилаланина:
фумарат и ацетоацетат.

При низкой активности фермента,
расщепляющего гомогентизиновую кислоту,
скорость расщепления этой кислоты снижается,
что приводит к накоплению гомогентизиновой кислоты и АЛКАПТОН/УРИИ.

При алкаптонурии повреждения организма менее серьёзные,
чем при фенилпировиноградной олигофрении,
но есть риск развития мочекаменной болезни.
Внешние проявления при алкаптонурии:
потемнение хрящей носа, ушей.
Тканевые особенности обмена Фен и Тир: то есть в каких тканях (или клетках) во что они превращаются:

1) в клетках щитовидной железы – в гормоны ЙОДТИРОНИНЫ (п.104),
2) в мозговом веществе надпочечников – в гормон АДРЕНАЛИН,
3) в симпатических нервах и в головном мозге – в гормон НОРАДРЕНАЛИН,
4) в мозге, кишечнике, почках и сосудах – в гормон ДОФАМИН,
5) в меланоцитах – в пигмент МЕЛАНИН,
6) в печени – катаболизм до ФУМАРАТА и ацетоацетата.

Путь обмена Тир в конкретных клетках зависит от набора ферментов в этих клетках:
какие ферменты работают – такие реакции и протекают.