В. Назовите вещества, которые образуются из глутамата, опишите их функции.

А. При аминировании α-кетоглутарата (А) образуется глутамат (Б):

Фермент - глутаматдегидрогеназа, кофермент – НАДФН₂.

Высокие концентрации аммиака стимулируют синтез глутамина из глутамата в нервной ткани (при участии фермента глутаминсинтетазы):

 

Для удаления аммиака из организма используется включение его в состав мочевины в печени и выведение ее с мочой, и удаление почками в виде аммонийных солей.

Однако, так как аммиак является чрезвычайно токсичным соединением, то предварительно в тканях происходят реакции его обезвреживания (временного связывания) для переноса в печень и почки – синтез глутаминовой кислоты и глутамина, синтез аспарагина.

Первая реакция-синтез глутаминовой кислоты: синтез глутаминовой кислоты (восстановительное аминирование) – взаимодействие α-кетоглутарата с аммиаком. Реакция по сути обратна реакции окислительного дезаминирования, однако в качестве кофермента используется НАДФН. Происходит практически во всех тканях, кроме мышечной, но имеет небольшое значение, т.к. для глутаматдегидрогеназы предпочтительным субстратом является глутаминовая кислота и равновесие реакции сдвинуто в сторону α-кетоглутарата. Фермент, участвующий в этой реакции-глутаматдегидрогеназа. То есть в первой реакции в заданиии А-альфа-кетоглутарат, Б-глутаминовая кислота.

Вторая реакция-синтез глутамина: синтез глутамина – взаимодействие глутамата с аммиаком. Является главным способом уборки аммиака, наиболее активно происходит в нервной и мышечной тканях, в почках, сетчатке глаза, печени. Реакция протекает в митохондриях. Фермент, участвующий в данной реакции – глутамин синтетаза. То есть во второй реакции, приведенной в задании Б-глутаминовая кислота или глутамат.

Б. Функции глутамата в нервной ткани:

•   Обезвреживание аммиака

•   Глутаминовая кислота связана с большим числом реакции в цикле трикарбоновых кислот(ЦТК)

•   Участвует в реакциях дезаминироания других аминокислот

•   Из глутамата образуется тормозной нейромедиатор ГАМК

•   Участвует в синтезе глутатиона - дного из компонентов антиоксидантной системы организма

•   Связывание глутаминовой кислоты со специфическими рецепторами нейронов приводит к их возбуждению

•   Является медиаторной аминокислотой, относится к классу возбуждающих аминокислот

В. Одни из основных веществ, синтезирующихся из глутамата это глутамин, ГАМК, глутатион.

В человеческом организме глутамин является довольно распространенной аминокислотой – составляет почти 20% от общего количество веществ группы. Более 60% мышц тела созданы из этой аминокислоты. А учитывая, что 19% от ее состава – азот, являться главным поставщиком азотных соединений. Наше тело использует глутамин для создания белков, так называемых аминосахаров, которые, в свою очередь, необходимы для поддержания костей и суставов. Также важен для производства антиоксиданта глутатиона. Глутамин положительно влияет на процесс роста, поддерживает иммунную систему. А способность благотворно влиять на мышечную ткань делает его чрезвычайно популярной добавкой к спортивному питанию среди культуристов. Глутамин предотвращает мышечный катаболизм и помогает более быстрому восстановлению организма во время сна. Обладая антиокислительными свойствами, глутамин защищает человека от свободных радикалов, а также предотвращает дегенеративные неврологические заболевания, в частности, Альцгеймера и Паркинсона. Когда же организм подвергается атакам инфекций или восстанавливается после травм, концентрация глутамина снижается почти в 2 раза, вызывая сильную слабость. Глутамин обладает противораковыми свойствами. Клинические опыты показали, что прием аминокислоты в виде добавки может замедлить рост опухоли и значительно улучшить обмен веществ. Кроме того, глутамин ускоряет обновление клеток и усиливает иммунитет, что имеет особое значение после химиотерапии, а также для людей с лучевой болезнью. Глутамин выступает элементом, поддерживает иммунную систему. Глутамин также полезен для людей с заболеваниями кишечника, поскольку помогает защитить слизистую оболочку пищеварительного тракта и восстановить ее целостность. Также глутамин поддерживает объем клеток, предотвращает распал мышц, ускоряет возобновление кожных покровов после ожогов и каких-либо других повреждений, способствует заживлению язв, снижает тягу к сладкому и алкоголю.

ГАМК – тормозной нейромедиатор. Уровни гамма-аминомасляной кислоты напрямую связаны с интеллектом, IQ и умственной работоспособностью. Все дело в том, что гамма-аминомасляная кислота подавляет ненужную информацию и позволяет сконцентрироваться на важном, быстрее реагировать и принимать решения. А рецепторы этой аминокислоты усиливают нейропластичность – способность мозга меняться и адаптироваться на протяжение всей жизни. амма-аминомасляная кислота стабилизирует и защищает клетки мозга. Предотвращает чрезмерный рост кальция, который приводит к гибели клеток мозга. Низкая активность гамма-аминомасляной кислоты способствует развитию таких заболеваний, как болезнь Паркинсона. ГАМК также необходим для правильного развития мозга и нервов. Хотя у взрослых гамма-аминомасляная кислота является «тормозом», в раннем возрасте она является «стимулятором» — и действует больше как «газ», который ускоряет развитие мозга. ГАМК необходима для создания новых клеток мозга (нейрогенез), для их развития, а также для создания мозговых связей и схем в раннем возрасте. Люди с низким ГАМК более склонны к эмоциональному дисбалансу, в то время как люди с высоким уровнем гамма-аминомасляной кислоты могут быть более эмпатичными и чувствительными к чувствам других людей.

164