Обмен аминокислот как источник возникновения биологически активных веществ. Пути связывания аммиака в клетке. Образование мочевины (орнитиновый цикл)

Свободные аминокислоты, возникающие в результате гидролитического распада белков, поступают в фонд клетки и используются в для ресинтеза белковых тел, часть подвергается дальнейшей деструкции. Содержание свободных аминокислот в клетке постоянно пополняется за счет их синтеза de novo.

Превращения аминокислот. Известны три типа реакций аминокислот в организме: по α-аминогруппе, карбоксильной группе и радикалу аминокислоты.

Реакции по аминогруппе. Наиболее распространенной и важной реакцией аминокислот по а-аминогруппе является дезаминирование. Оно может идти четырьмя путями:

Преобладающим является окислительное дезаминирование.

Реакции по карбоксильной группе. Превращения аминокислот по СООН-группам сводятся в основном к декарбоксилированию. Декарбоксилирование аминокислот осуществляется сравни­тельно легко в тканях животных и растений, но особенно широко оно пред­ставлено у микроорганизмов. Во всех случаях процесс идет по одной и той же схеме:

Продуктами декарбоксилирования аминокислот являются амины. Они обладают высокой физиологической активностью, их называют биогенными аминами.

При декарбоксилировании гистидина возникает гистамин:

Он вызывает усиление деятельности желез внутренней секреции и снижает кровяное давление.

При декарбоксилировании тирозина и триптофана образуются соответст­венно тирамин и триптамин:

Последний легко переходит в 5-окситриптамин (серотонин) — соединение, обла­дающее многогранным физиологическим действием, имеющее, в частности, отношение к возникновению болевых ощущений при воспалительных процессах. Декарбоксилирование лизина и аргинина сопровождается образованием кадаверина и агматина:

При декарбоксилировании аминокислоты орнитина образуется путресцин:

Тетраметилендиамин служит в организме исходным соединением для синтеза спермидина и спермина. Оба эти вещества — полиамины, обеспечивающие наряду с диаминами определенные структурные особенности и функциональную активность рибосом.

При декарбоксилировании глутаминовой кислоты образуется γ-аминомасляная кислота:

Она накапливается в мозговой ткани и представляет собой нейрогуморальный ингибитор. Из аспарагиновой кислоты получается β-аланин:

Он принимает участие в синтезе пантотеновой кислоты.

Второй важной реакцией аминокислот по карбоксильной группе является образование ими аминоациладенилатов.

Превращения аминокислот, связанные с реакциями по радикалу. Важнейшим типом превращений аминокислот, протекающих с видоизмене­нием радикалов, является переход одних аминокислот в другие. Благодаря этому в организме значительно усиливаются возможности для синтеза амино­кислот.

При окислении фенилаланина образуется тирозин:

Гидролиз аргинина приводит к образованию аминокислоты — орнитина:

Из последнего, в свою очередь, возникает либо глутаминовая кислота, либо прелин:

Большое распространение имеет реакция диметилированияметионина. Она осуществляется при каталитическом воздействии метилтрансферазы. Метионин — универсальный поставщик метальных групп в реакциях трансметилирования. При этом он переходит сначала в « активныйметионин », соединяясь с АТФ:

Реакция ускоряется специфическим ферментом АТФ: L-метионин — S - аденозилтрансферазой (М = 100 000, оптимум рН9,5). Далее метильная группа от S-аденозилметионина передается соединению, которое подвергается метилиро­ванию. Уравнение реакции метилирования глицина:

В результате реакций по радикалу (особенно из циклических аминокислот) возникают разнообразные вещества, многие из которых обладают сильным физиологическим действием.

из тирозинаобразуется гормон адреналин,

триптофанслужит источ­ником образования никотиновой кислоты ( витаминРР ) и индолилуксусной кислоты ( ростовоевещество );

цистит — меркаптуровыхкислот(обезвреживание ароматических соединений); аргинин — аргининфосфатаи других гуанидин-фосфатов (макроэргические соединения).

Таким образом, в процессе превращений аминокислот возникает серия соединений, принимающих участие в регуляции обмена веществ в организме.

Это обстоятельство еще раз подчеркивает ведущую роль белкового обмена в общем обмене веществ организма.

Конечные продукты распада аминокислот. В ре­зультате распада аминокислот возникают СО₂, NH₃, амины, кетокислоты и в ряде случаев еще достаточно сложные вещества, относящиеся к тем или иным классам органических соединений. Все они, за исключением СО₂ и NH₃, подвергаются в конце концов дальнейшей деструкции.

Для подавляющего большинства растительных и животных видов аммиак является токсичным веществам. Обеззараживание происходит при помощи аспарагина, глутамина с образованием и мочевины. У многих животных, особенно позвоночных, последняя служит для выведения обезвреженного аммиака. Только, у некоторых обитателей гидросферы (медицинская пиявка, крабы, речной рак, беззубка, каракатица и др.) NH₃ непосредственно или в виде солей аммония выводится в окружающую среду.

АспарагиноваяиглутаминоваякислотыосуществляютпервичноесвязываниеNH₃вмомент его образования в клетке. В результате возникают амиды-аспарагина и глутамина.

Белки организма могут быть акцепторами NH₃, при этом происходит амидирование белков. Тем самым обеспечи­вается немедленное связывание аммиака в любой точке, где он возникает в результате обмена веществ.

Мочевина — основной конечный продукт белкового обмена у многих жи­вотных (дождевой червь, слизень, акула, лягушка, черепаха и все млекопита­ющие). Ее биосинтез у высших животных происходит в печени.

Из NH₃, C0₂ и АТФ при каталитическом воздействии фосфотрансферазы (карбаматкиназа) синтезируется карбамилфосфорнаякислота.

При участии другой трансферазы (орнитин-карбамилтрансфераза) карбаминовая группировка переносится от карбамилфосфата на β-аминогруппу орнитина, который всегда присутствует в организме.

В результате этой реакции синтезируется цитруллин:

Далее в действие вступают еще два фермента, обеспечивающие введение в карбаминовую (H₂N—С(=О)—NH—) группировку цитруллина еще одного атома азота и превращение ее в гуанидиновую группировку (H₂N—С(=NH)—NH—), т. е. переход цитруллинав аргинин.

Донором аминогруппы в этом превращении служит аспарагиновая кисло­та, а промежуточным соединением на пути от цитруллина к аргинину — аргинин-янтарная кислота:

Заключительной реакцией в биосинтезе мочевины является гидролиз аргинина и образование орнитина и мочевины. Получающийся при этом орнитин вновь вступает во взаимодействие с карбамилфосфатом, и все перечис­ленные выше реакции повторяются снова. Совокупность реакций, приводящих к образованию мочевины получи­ла название орнитинового цикла.

Орнитиновый цикл.

Дата добавления: 2014-01-20