Общие пути катаболизма аминокислот. Значение реакций дезаминирования, трансаминирования, декарбоксилирования.

Диагностическое знаачение трансамилаз в сыворотке крови. Общие пути обмена аминокислот. Общие пути превращения аминокислот включают реакции дезаминирования, трансаминирования, декарбоксилирования, биосинтеза. Дезаминирование аминок-т. Первая стадия является ферментативной и завершается образованием неустойчивого промежуточного продукта, который на второй стадии в присутствии воды распадается на аммиак и α-кетокислоту. Трансаминирование аминокислот- реакции межмолекулярного переноса аминогруппы от аминокислоты на α-кетокислоту без промежуточного образования аммиака. Реакции являются обратимыми и универсальными для всех живых организмов, протекают при участии специфических ферментов (аминофераз). Специфичность трансаминаз обеспечивается белковым компонентом. Ферменты трансаминирования катализируют перенос NH2-группы не на α-кетокислоту, а сначала на кофермент перидоксальфосфат. Образовавшееся промежуточное соединение подвергается внутримолекулярным превращениям, приводящим к освобождению α-кетокислоты и пиридоксаминфосфата; последний на второй стадии реакции реагирует с любой другой α-кетокислотой, это приводит к синтезу новой аминок-ты и освобождению пиридоксальфосфата. Декарбоксилирование аминокислот. Процесс отщепления карбоксильной группы аминокислот в виде СО2. Образующиеся продукты р-ции – биогенные амины – оказывают сильное фармакологическое действие на множество физиологических функций человека и животных. В живых организмах 4 типа декарбоксилирования аминокислот: 1. α-Декарбоксилирование, характерное для тканей животных; 2. ω-Декарбоксилирование, свойственное микроорганизмам. 3. Декарбоксилирование, связанное с реакцией трансаминирования. 4. Декарбоксилирование, связанное с реакцией конденсации двух молекул.

Окислительный катаболизм аминокислот: возможные пути расщепления углеводного скелета, утилизация аминного азота. Углеродные скелеты аминок-т обр-ся из продуктов обмена, аминогруппы вводятся путем прямого аминирования или трансаминирования, лишь немногие из аминок-т обр-ся в рез-те прямого аминирования свободными ионами NH4+. Из свободных аминокислот в цитоплазме количественно преобладает глутаминовая к-та(более 50% пула) Расщепление амин-т включает 2 типа реакций 1)Связанные с удалением и дальнейшим превращением аминогруппы (дезаминирование, переаминирование, включается в состав мочевины). 2)превращение углеродного скелета. Превращение углер. скелета в аэробных условиях приводят к соединениям, включающимся в ЦТК. Удаление аминогруппы происходит переаминированием. Аланин и аспартат обр-ся путем трансаминирования соответственно из пирувата и аксалоацетата.

Тирозин обр-ся при гидроксилировании фенилаланина, цистеин синтез-ся из метионина и серина в сложн. последовательности реакций с образованием в качестве промежуточных продуктов S-аденозилметионина и цистатеонина. Углеродн.скелет серина происходит от 3-фосфоглицерата. Серин явл-ся предшественником глицина;-углеродный атом серина переносится тетрагидропалатом,явл-ся переносчиком одноуглеродных групп. Конечные продукты, образующимся в рез-те катаболизма амин-ты делят на 3 гр: 1)Глюкогенные (аланин,аргинин,аспарагин,аспарагин.к-та,валин,глутамин.к-та, глицин, гистидин, метионин,пролин,серин,треонин,триптофан,цистеин) 2)Кетогенные (образуют кетоновые тела) лейцин,лизин,триптофан 3)Смешанные (кетогенные и глюкогенные)тирозин,фенилаланин. Сера с серосодержащих амин-т передается на др.серосодержащие амин-ты при их образовании с цистеина на цистеин или с метионина на метионин или отщепляются в виде SO4,из которого затем в цепи реакций возникают SO4 ,лишняя S выводится из организма с мочой в 3х формах: а)неорганические сульфаты 80%, б)сера в составе эфиров, в)органическая S в составе амин-т.Ароматические циклы расщепляются при действии оксидаз или передаются вновь синтезируемой амин-те. Повышение уровня трансаминаз в сыворотке крови отмечено при некоторых заболеваниях мышц, при обширных травмах и прогрессивной мышечной дистрофии.

51.Трансаминирование аминокислот.

Трансаминирование - реакция переноса α-аминогруппы с аминокислоты на α-кетокислоту, в результате чего образуются новая кетокислота и новая аминокислота. Константа равновесия для большинства таких реакций близка к единице (Кр~1,0), поэтому процесс трансаминирования легко обратим. Реакции катализируют ферменты аминотрансферазы, коферментом которых служит пиридоксальфосфат (ПФ) - производное витамина В6 . Аминотрансферазы обнаружены как в цитоплазме, так и в митохондриях клеток эукариот. Причём митохондриальные и цитоплазматические формы ферментов различаются по физико-химическим свойствам. В клетках человека найдено более 10 аминотрансфераз, отличающихся по субстратной специфичности. Вступать в реакции трансаминирования могут почти все аминокислоты, за исключением лизина, треонина и пролина.

1. Механизм реакции

Аминотрансферазы - классический пример ферментов, катализирующих реакции, протекающие по механизму типа "пинг-понг" (см. раздел 2). В таких реакциях первый продукт должен уйти из активного центра фермента до того, как второй субстрат сможет к нему присоединиться.

Активная форма аминотрансфераз образуется в результате присоединения пиридоксальфосфата к аминогруппе лизина прочной альдиминной связью (рис. 9-6). Лизин в положении 258 входит в состав активного центра фермента. Кроме того, между ферментом и пиридоксальфосфатом образуются ионные связи с участием заряженных атомов фосфатного остатка и азота в пиридиновом кольце кофермента. Пиридоксальфосфат в данном случае служит переносчиком аминогрупп. При этом наиболее важную роль играет его альдегидная группа, которая может обратимо присоединять различные амины с образованием шиффовых оснований. Реакции трансаминирования проходят в 2 стадии, во время которых пиридрксальфосфат претерпевает обратимые превращения между свободной альдегидной формой (ПФ) и аминированной формой (пиридоксаминфосфат). Последовательность реакций трансаминирования представлена ниже. На первой стадии к пиридоксальфосфату в активном центре фермента с помощью альдиминной связи присоединяется аминогруппа от первого субстрата - аминокислоты. Образуются комплекс фермент-пиридокса-минфосфат и кетокислота - первый продукт реакции. Этот процесс включает промежуточное образование 2 шиффовых оснований. На второй стадии комплекс фермент-пиридоксаминфосфат соединяется с кетокислотой (вторым субстратом) и снова через промежуточное образование 2 шиффовых оснований передаёт аминогруппу на кетокислоту. В результате фермент возвращается в свою нативную форму, и образуется новая аминокислота - второй продукт реакции. Если альдегидная группа пиридоксальфосфата не занята аминогруппой субстрата, то она образует шиффово основание (альдимин) с ε-аминогруппой радикала лизина в активном центре фермента.

2. Органоспецифичные аминотрансферазы АНТ и ACT

Чаще всего в реакциях трансаминирования участвуют аминокислоты, содержание которых в тканях значительно выше остальных - глутамат, аланин, аспартат и соответствующие им кетокислоты - α-кетоглутарат, пируват и оксалоацетат. Основным донором аминогруппы служит глутамат.

Акцептором аминогруппы любой аминокислоты, подвергающейся трансаминированию (аминокислота 1), служит α-кетоглутарат. Принимая аминогруппу, он превращается в глутамат, который способен передавать эту группу любой α-кетокислоте с образованием другой аминокислоты (аминокислота 2).

Аминотрансферазы обладают субстратной специфичностью к разным аминокислотам. В тканях человека обнаружено более 10 разных аминотрансфераз. Наиболее распространёнными ферментами в большинстве тканей млекопитающих являются аланинаминотрансфераза (АЛТ), по обратной реакции - глутамат-пируватаминотрансфераза (ГПТ) и аспартатаминотрансфераза (ACT), по обратной реакции - глутамат-оксалоацетатаминотрансфераза (ГОТ).

АЛТ (АлАТ) катализирует реакцию транса-минирования между аланином и α-кетоглутаратом.

Локализован этот фермент в цитозоле клеток многих органов, но наибольшее его количество обнаружено в клетках печени и сердечной мышцы.

ACT (АсАТ) катализирует реакцию трансами-нирования между аепартатом и α-кетоглутаратом аналогично предыдущей.

В результате образуются оксалоацетат и глутамат. ACT имеет как цитоплазматическую, так и митохондриальную формы. Наибольшее его количество обнаружено в клетках сердечной мышцы и печени.

Так как наибольшее количество АЛТ и ACT сосредоточено в печени и миокарде, а содержание в крови очень низкое, можно говорить об органоспецифичности этих ферментов.

В результате работы аминотрансфераз аминный азот многих аминокислот переходит в состав глутамата. Есть основания считать, что накопление аминогрупп в форме глутаминовой кислоты происходит в цитозоле. Затем глутамат с помощью транслоказ попадает в митохондрии, где активна специфическая ACT. В результате действия этого фермента глутамат снова превращается в α-кетоглутарат. Последний используется для непрямого дезаминирования аминокислот, содержащихся в митохондриях. Это очень важно, так как только глутамат в тканях млекопитающих наиболее быстро может подвергаться окислительному дезаминированию.

3. Биологическое значение трансаминирования

Реакции трансаминирования играют большую роль в обмене аминокислот. Поскольку этот процесс обратим, ферменты аминотрансферазы функционируют как в процессах катаболизма, так и биосинтеза аминокислот. Трансаминирование -заключительный этап синтеза заменимых аминокислот из соответствующих α-кетокислот, если они в данный момент необходимы клеткам. В результате происходит перераспределение аминного азота в тканях организма. Трансаминирование - первая стадия дезаминирования большинства аминокислот, т.е. начальный этап их катаболизма. Образующиеся при этом кетокислоты окисляются в ЦТК или используются для синтеза глюкозы и кетоновых тел. При трансаминировании общее количество аминокислот в клетке не меняется.

Диагностическое значение определения аминотрансфераз в клинической практике

В клинической практике широко используют определение активности ACT и АЛТ в сыворотке крови для диагностики некоторых заболеваний.

В норме в крови активность этих ферментов очень мала и составляет 5-40 Е/л. При повреждении клеток соответствующего органа ферменты выходят в кровь, где активность их резко повышается. Поскольку ACT и АЛТ наиболее активны в клетках печени, сердца и, в меньшей степени, скелетных мышц, их используют для диагностики болезней этих органов (см. раздел 2). В клетках сердечной мышцы количество ACT значительно превышает количество АЛТ, а в печени - наоборот. Поэтому особенно информативно одновременное измерение активности обоих ферментов в сыворотке крови. Соотношение активностей ACT/АЛТ называют "коэффициент де Ритиса". В норме этот коэффициент равен 1,33±0,42. При инфаркте миокарда активность ACT в крови увеличивается в 8-10 раз, а АЛТ - в 1,5-2,0 раза. Наиболее резко активность ACT увеличивается при некрозе ткани, так как выходит в кровь и цитоплазматическая и митохондриальная формы фермента. При инфаркте миокарда значение коэффициента де Ритиса резко возрастает.

При гепатитах активность АЛТ в сыворотке крови увеличивается в ∼8-10 раз по сравнению с нормой, a ACT - в 2-4 раза. Коэффициент де Ритиса снижается до 0,6. Однако при циррозе печени этот коэффициент увеличивается, что свидетельствует о некрозе клеток, при котором в кровь выходят обе формы ACT.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: