МЕТАБОЛІЗМ АМІНОКИСЛОТ І НУКЛЕОТИДІВ

Основним джерелом амінокислот в організмі є білки їжі. В організмі дорослої людини метаболізм азоту в цілому збалансований, т. Е. Кількості вступника і виділяється білкового азоту приблизно рівні. Якщо виділяється тільки частина яке надходить азоту, баланс позитивний. Це спостерігається, наприклад, при зростанні організму. Негативний баланс зустрічається рідко, головним чином як наслідок захворювань.

ШЛЯХИ І ЕНЕРГЕТИКА МЕТАБОЛІЗМУ АМІНОКИСЛОТ В ТКАНИНАХ ТВАРИН

Метаболізм амінокислот включений в загальну схему метаболізму організму (рис. 15.1). Перетравлення харчових білків здійснюється під дією протеолітичних ферментів (пептід- гідролази, пептідази, протеази) і починається в шлунку, а завершується в тонкому кишечнику (табл. 15.1).

Деякі протеолітичні ферменти травного тракту

Таблиця 15.1

профермент

Місце синтезу

Місце активації і активатор

розщеплюються

пептидні

зв'язку

пепсиноген

Слизова оболонка шлунка

Порожнина шлунка Відщеплення N-кінцевого пептиду від пепсиногену під впливом НС1 і пепсину

х-Туг-

x-Phe-

Закінчення табл. 15.1

профермент

Місце синтезу

Місце активації і активатор

розщеплюються

пептидні

зв'язку

трипсиноген

підшлункова

заліза

Порожнина тонкої кишки Відщеплення N-кінцевого гексапептіда від тріпсі- ногена за участю ен терпептідази, що виділяється клітинами кишечника, з подальшим автокаталізу під дією трипсину

  • -Arg-x-
  • -Lys-x-

Хімотріп-

сіноген

підшлункова

заліза

Порожнина тонкої кишки активується під впливом трипсину

  • -Tyr-x-
  • -Phe-x-
  • -Тгр-х-
Амінокислоти в загальній схемі метаболізму організму

Мал. 15.1. Амінокислоти в загальній схемі метаболізму організму

Вільні амінокислоти всмоктуються, надходять в ворітну вену і доставляються кровотоком в печінку, в клітинах якої включаються в різні шляхи метаболізму, головним з яких є синтез власних білків. Катаболізм амінокислот в основному відбувається в печінці.

Якоїсь спеціальної форми зберігання амінокислот в організмі не існує, тому резервними для амінокислот речовинами служать всі функціональні білки, але основними є білки м'язів (їх найбільше), однак при їх інтенсивному використанні, наприклад при глюконеогенезі в печінці, спостерігається м'язова атрофія.

З 20 амінокислот, що входять до складу білків, половину людина отримує тільки з харчових продуктів. Їх називають незамінними , так як організм їх не синтезує або їх синтез включає особливо багато стадій і вимагає великої кількості спеціалізованих ферментів, що кодуються багатьма генами. Іншими словами, їх синтез надзвичайно «доріг» для організму. Абсолютно незамінними для людини є лізин , фенілаланін і триптофан.

Нижче подано класифікацію амінокислот за здатністю організму до їх синтезу.

Білки

замінні амінокислоти

Аргінін (потрібен тільки в період росту)

аланин

Г істідін

аспаргін

ізолейцин

аспаргіновая кислота

лейцин

цистеїн

лізин

глутамінова кислота

метіонін

глутамин

фенілаланін

гліцин

треонін

пролин

триптофан

Серін

валін

тирозин

Результатом недоотримання в харчовому раціоні хоча б однієї незамінної амінокислоти є патологічний стан, зване квашиоркор. Його проявами є виснаження, апатія, недостатній ріст, а також зниження сироваткових білків в крові. Останнє призводить до зниження онкотичного тиску крові, що є причиною набряків. Від квашиоркор особливо страждають діти, так як зростаючому організму необхідно синтезувати багато білків.

Однак навіть при тривалому вживанні їжі, багатої повноцінними білками, організм не може відкласти про запас незамінні амінокислоти. Надлишок амінокислот (не використаних в синтезі білка та на інші специфічні потреби) розщеплюється для виробництва енергії або створення енергетичних запасів (жирів і глікогену).

Основні напрямки метаболічних шляхів, за якими відбувається надходження амінокислот в організм і подальші їх перетворення в організмі, наведені на рис. 15.2.

Загальна схема метаболізму амінокислот

Мал. 15.2. Загальна схема метаболізму амінокислот

Однією з найважливіших в метаболізмі амінокислот є глутамінова кислота (глутамат), дезаминирование якої каталізується глутаматдегідрогеназа. Глутамат виступає відновником або NAD + , або NADP + , причому при фізіологічних значеннях pH група NH 3 протоновану і знаходиться в іонізованій формі (NH /):

Глутаматдегідрогеназа - ключовий фермент дезаминирования, який бере участь в окисленні багатьох амінокислот. Вона аллосте- річескі відзначено зниження АТР і GTP (їх можна назвати індикаторами високого рівня енергії: запасів багато - «палива» не потрібно) і активується ADP і GDP (збільшення їх змісту свідчить про те, що запаси «палива» вичерпуються).

а -Кетогпутарат бере участь в циклі лимонної кислоти, що робить можливим, з одного боку, окислення глутамінової кислоти (вже після дезамінування) до Н 2 0 і С0 2 , а з іншого боку, а-кетоглутарат може перетворюватися в оксалоацетат, що свідчить про участь глутамінової кислоти в синтезі глюкози. Амінокислоти, які можуть брати участь в синтезі глюкози, називаються глюкогенних.

Для інших амінокислот (кетогенних) немає відповідних ферментів - дегідрогеназ. Дезаминирование більшості з них грунтується на перенесення аміногрупи з амінокислоти на а-кетоглутарат, в результаті якого утворюється відповідна кетокислоту і глутамат, який далі дезамінується глу- таматдегідрогеназой, тобто процес протікає в дві стадії.

Перша стадія називається трансамінування , друга - дезаминированием. Стадія трансаминирования може бути представлена наступним чином:

Сумарну реакцію можна представити як

Щонайменше, у 11 амінокислот (аланіну, аргініну, аспаргіна, тирозину, лізину, аспаргиновой кислоти, цистеїну, лейцину, фенілаланіну, триптофану і валіну) в результаті ферментативної реакції трансамінування отщепляется а-аминогруппа амінокислоти, яка переноситься на а-вуглецевий атом одного з трьох а-кетокислот (піровиноградної, щавелевоуксусной або а- кетоглутаровой).

Наприклад, для аланіну дезаминирование протікає за схемою

Відомі дві найбільш важливі трансамінази - аланінтран- саміназа і глутаматтрансаміназа. Реакції, що каталізуються трансаміназ, легко оборотні, і їх константи рівноваги близькі до одиниці.

В активних центрах всіх трансаміназ є кофермент піридоксаль-5 '-фосфат ( ПФ ), який бере участь у багатьох фермента- тив-них перетвореннях амінокіс- лотяи як електрофільного интермедиата:

Активною групою пиридоксаль-5-фосфату служить альдегидная група -СНО. Функція коферменту в складі ферменту (Е ПФ) полягає в тому, щоб спочатку прийняти аміногрупу від амінокислоти (акцептування), а потім передати її кетокислоту (донорство) (реакція трансдезамінірованія):

а-кетоглутаратом і глутамат широко беруть участь в метаболічному потоці азоту, який відображає глутаматний шлях трансформації амінокислот.

Розглянутий шлях трансдезамінірованія є найбільш загальним для амінокислот, проте деякі з них віддають свою аміногрупу інакше (реакція дезамінування).

Серін дезамінується в реакції дегідратації, що каталізує специфічної дегідрогеназ.

Цистеїн (містить тіольний групу замість гідроксильної у серина) дезамінується після відщеплення H 2 S (процес йде в бактеріях). В обох реакціях продуктом є піруват:

Гістидин дезамінується з утворенням уроканіновой кислоти, яка в серії наступних реакцій перетворюється в аміак, С | -фрагменти, приєднаний до тетрагідрофолієвої кислоти, і глутамінової кислоти.

Фізіологічно важливий шлях перетворень гистидина пов'язаний з його декарбоксилюванням і утворенням гістаміну:

Дезамінування гістидину каталізується гістідазой, що міститься в печінці і в шкірі; уроканіновая кислота перетворюється в імідазолонпропіоновую кислоту при дії уроканінази, яка міститься тільки в печінці. Обидва ці ферменту з'являються в крові при захворюваннях печінки, і вимір їх активності використовується для діагностики.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >