6.2 Аминокислотный пул организма. Пути его пополнения и основные направления его использования. Трансаминирование аминокислот, биологическая роль этого процесса.

Аминокислотный пул организма.

В жидкой среде организма, т.е. в плазме крови, в межклеточной жидкости и во внутриклеточной жидкости постоянно имеется определенное количество свободных аминокислот. Они образуют аминокислотный пул организма(пул составляет около 30 г). Пул постоянно пополняется за счет трех процессов: распада тканевых белков; поступления аминокислот из кишечника;синтеза заменимых аминокислот.

Ежесуточно в аминокислотный пул поступает до 400 г аминокислот в результате расщепления тканевых белков и около 100 г аминокислот поступает из кишечника. В то же время из аминокислотного пула ежесуточно изымается не менее

Ежесуточно в организме из сукцинил-КоА и аминокислоты глицина синтезируется до 300 мг гема. В целом, за сутки через аминокислотный пул проходит не менее 450-500 г аминокислот, т.е. пул обменивается за сутки не менее 15 раз, а его постоянство есть отражение динамического равновесия между процессами, обеспечивающими поступление и использование аминокислотного пула.

При трансаминировании происходит перенос аминогруппы с аминокислоты на кетокислоту без образования свободного аммиака. Одна из участвующих во взаимодействии кислот должна быть дикарбоновой.

Реакции катализируются ферментами аминотрансферазами (трансаминазами). Простетической группой любой из аминотрансфераз является фосфопиридоксаль — фосфорилированное производное витамина В6. Фосфопиридоксаль выступает в реакции в качестве промежуточного акцептора аминогруппы, именно поэтому в ходе реакции и не происходит образования свободного аммиака:

Реакции трансаминирования легко обратимы. В клетках органов и тканей имеется большое количество различных аминотрансфераз, поскольку каждый фермент катализирует перенос аминогруппы только между определенной парой кислот. В реакцию трансаминирования из аминокислот, входящих в состав белков, не вступают лишь треонин и лизин.

Трансаминирование является одним из этапов синтеза заменимых аминокислот из безазотистых соединений в клетках. Так, в организме синтезируется ряд кетокислот, которые в результате трансаминирования могут превращаться в заменимые аминокислоты.

Кроме того, трансаминирование играет важную роль в оптимизации смеси аминокислот, поступающих из кишечника во внутреннюю среду организма. Поскольку чужеродные белки рациона, при расщеплении образуют смесь аминокислот, в которой соотношение отдельных аминокислот может быть весьма далеким от соотношения аминокислот в белках человеческого организма.

Трансаминирование в качестве одного из этапов входит в более сложные процессы — трансдезаминирование и трансреаминирование.

6.3 Дезаминирование аминокислот. Прямое окислительное дезаминирование. Трансдезаминирование. Судьба безазотистого остатка аминокислот. Кетогенные и глюкогенные аминокислоты.

Дезаминирование аминокислот представляет собой процесс отщепления от аминокислот аминогруппы с образованием свободного аммиака.

Дезаминирование в организме человека может протекать в двух вариантах:

а)в виде прямого дезаминирования, в ходе которого аммиак образуется при непосредственном отщеплении аминогруппы от аминокислоты

б)в виде непрямого дезаминирования, в ходе которого отщепляемая аминогруппа вначале переносится с аминокислоты на другое соединение, от которого в дальнейшем отщепляется аммиак

Прямое дезаминирование, в свою очередь, на разных уровнях организации живых объектов встречается в 4 вариантах: окислительное дезаминирование, внутримолекулярное дезаминирование, гидролитическое дезаминирование, восстановительное дезаминирование.

В клетках человеческого организма работают лишь два из перечисленных механизма: окислительное и внутримолекулярное дезаминирование.

Прямое окислительное дезаминирование.

При прямом окислительном дезаминировании аминокислот образуются альфа-кетокислоты и аммиак. Процесс идет в два этапа. На первом этапе при участии фермента оксидазы аминокислот от аминокислоты отщепляется 2 атома водорода и аминокислота превращается в иминокислоту. Атомы водорода переносятся на простетическую группы ферментов, причем это ФМН (флавинмононуклеотид) для оксидазы аминокислот L-ряда и ФАД(флавинадениндинуклеотид) для оксидазы аминокислот D-ряда. Эти же ферменты затем переносят атомы водорода со своих простетических групп на молекулярный кислород с образование перекиси водорода.

На втором этапе образовавшаяся иминокислота без участия фермента взаимодействует с водой с образованием кетокислоты и аммиака:

Выделенная из организма человека оксидаза L-аминокислот представляет собой малоактивный фермент, к тому же он способен дезаминировать лишь около 10 аминокислот. Поэтому принято считать, что прямое окислительное дезаминирование аминокислот L-ряда не вносит существенного вклада в метаболизм этих соединений у человека.В то же время в печени и особенно в почках человека присутствует высокоактивная оксидаза аминокислот D-ряда, способная дезаминировать самые различные Dаминокислоты. Трансдезаминирование аминокислот. Процесс трансдезаминирования — процесс двухэтапный. На первом этапе различные L-аминокислоты вступают в реакцию трансаминирования с 2-оксоглутаратом с образование кетоаналога аминокислоты и глутаминовой кислоты, тогда как на втором этапе происходит прямое окислительное дезаминирование глутамата с образованием аммиака и регенерацией 2-оксоглутарата. В условиях организма и аминотрансферазы, и глутаматдегидрогеназа представляют собой высокоактивные ферменты, что обеспечивает высокую скорость процесса трансдезаминирования в целом. Углеродные скелеты аминокислот, образующиеся при дезаминировании аминокислот используются в клетках по следующим направлениям:в качестве субстратов для глюконеогенеза;превращаются в ацетоновые тела; окисляются до СО₂ и Н₂О;для ресинтеза аминокислот;Углеродные остовы аминокислот: Серина, Глицина, Треонина, Цистеина и Аланина превращаются в пируват и далее могут карбоксилироваться с образованием оксалоацетата (щавелево-уксусной кислоты). Углеродные скелеты Аспарагиновой кислоты, Аспарагина, Пролина, Гистидина, Глутаминовой кислоты, Глутамина, Аргинина, Валина, Изолейцина и Метионина в ходе своего расщепления образуют промежуточные продукты цикла Кребса, которые по ходу цикла могут также превращаться в оксалоацетат. Оксалоацетат через фосфоэнолпируват идет на синтез глюкозы. При расщеплении углеродных скелетов Лейцина, Лизина, Тирозина и Фенилаланина в качестве промежуточного продукта образуется ацетоацетат — соединение из группы ацетоновых тел. Эти аминокислоты получили название кетопластических или кетогенных, хотя часть углеродных скелетов Тирозина и Фенилаланина также может быть использована в глюконеогенезе. Углеродные остовы как глюкопластических, так и кетопластических аминокислот могут окисляться до СО₂ и Н₂О в цикле Кребса. Оксалоацетат, при своем декарбоксилировании превращается в пируват, а пируват, в свою очередь декарбоксилируясь, превращается в ацетил-КоА.