4.4. Пути расходования аминокислот

Основные пути расходования аминокислот: 1) синтез пептидов и белков (основной путь); 2) синтез небелковых азотсодержащих соединений (пуринов, пиримидинов, НАД, фолиевой кислоты, КоА и др.), тканевых биорегуляторов (гистамин, серотонин), медиаторов (норадреналин, ацетилхолин); 3) синтез углеводов (глюконеогенез) с использованием углеродных скелетов аминокислот; 4) синтез липидов с использованием ацетильных остатков углеродных скелетов аминокислот; 5) окисление до конечных продуктов с выделением энергии (рис. 20.4).

Аминокислоты в норме не резервируются (как глюкоза или жирные кислоты) и не выводятся с мочой. Редко аминокислоты используются для энергетических целей как топливные молекулы.

5. Типичные реакции обмена аминокислот

Аминокислоты, не использованные для биосинтетических процессов, подвергаются катаболизму, а из углеродных цепей аминокислот синтезируются вещества, способные резервировать энергию – глюкоза (гликоген) и липиды.

Основное количество аминокислот метаболизируется в печени. Аммиак, образующийся при метаболизме аминокислот, используется для биосинтетических процессов; избыток аммиака выделяется непосредственно или превращается в мочевину или мочевую кислоту в зависимости от организма. Избыток аммиака, образующийся в периферических тканях, транспортируется в печень, где превращается в форму, в виде которой он выводится из организма.

-Аминокислоты являются бифункциональными соединениями, содержащими аминную и карбоксильную группы. Реакции по этим группам являются общими для различных аминокислот: 1) по аминной группе - реакции трансаминирования и дезаминирования; 2) по карбоксильной группе - реакции декарбоксилирования, образования аминоациладенилатов; 3) реакции по радикалу являются специфичными для каждой аминокислоты.

Для освобождения аммиака аминокислоты подвергаются реакциям трансаминирования с последующим дезаминированием. Аминогруппы аминокислот утилизируются для синтеза мочевины, которая экскретируется как конечный продукт метаболизма белков. Углеродный скелет аминокислот сначала превращается в кетокислоты, которые используются для получения энергии, синтеза глюкозы, кетоновых тел и незаменимых аминокислот.

6. Трансаминирование

Трансаминирование является первым этапом и основным путем метаболизма аминокислот. Трансаминирование (переаминирование) – реакции межмолекулярного переноса аминогруппы от аминокислоты на -кетокислоту без промежуточного образования аммиака. Этот процесс открыт в 1937 году Е. А. Браунштейном и М. Г. Крицман. По меньшей мере 11 аминокислот способны вступать в реакции трансаминирования.

1. Реакции трансаминирования являются универсальными у всех живых организмов. Трансаминирование катализируют ферменты аминотрансферазы (трансаминазы). Для каждой пары аминокислоты и кетокислоты существует свой фермент. Аспартатаминотрансфераза (АсАТ) и аланинаминотрансфераза (АлАТ) являются основными трансаминазами.

2. Коферментом трансаминаз является пиридоксальфосфат – производное витамина В₆ (пиридоксол, пиридоксин). Пиридоксальфосфат функционирует как переносчик аминогруппы в активном центре трансаминаз. Трансаминазы подвергаются обратимому превращению между альдегидной формой (пиридоксальфосфатом), которая является акцептором аминогруппы, и аминированной формой, пиридоксаминфосфатом, которая является донором аминогруппы на α-кетокислоту.

3. Ферменты содержатся в цитозоле и митохондриях клеток.

4. Реакции трансаминирования обратимы.

5. Основными кетокислотами, принимающими участие в трансаминировании, являются пируват, оксалоацетат и 2-оксоглутарат.

6. Трансаминирование происходит при катаболизме и анаболизме аминокислот и является пунктом "переключения" метаболичес­ких превращений. В процессе трансаминирования происходит перераспределение аминогрупп и синтез заменимых аминокислот.

7. Происходит накопление -аминогрупп в форме одной аминокислоты - глутаминовой кислоты, которая затем подвергается дезаминированию.

1) -АК + 2-оксоглутарат  -кетокислота + ГЛУТАМАТ

2) -АК + оксалоацетат  -кетокислота + аспартат

аспартат + 2-оксоглутурат  оксалоацетат + ГЛУТАМАТ (АсАТ)

3) -АК + пируват  -кетокислота + аланин

аланин + 2-оксоглутарат  пируват + ГЛУТАМАТ (АлАТ)

8. Для лабораторной практики особое значение имеет определение активности АлАТ и АсАТ. Их активность в клетках превышает активность в сыво­ротке крови. Эти ферменты появляются в сыворотке крови при повреж­дениях тканей. При поражении сердца преимущественно повышается актив­ность сыво­роточной АсАТ, а при повреждениях гепатоцитов - АлАТ.

Механизм трансаминирования включает образование Шиффовых оснований в результате обратимой реакции между карбонильной группой альдегида или кетона со свободной аминогруппой:

1. Аминогруппа аминокислоты переносится на пиридоксальфосфат, который превращаясь в пиридоксаминфосфат.

2. Пиридоксаминфосфат переносит аминогруппу на кетокислоту с образованием новой аминокислоты.