Пути образования аммиака. Механизм окислительного дезаминирования. Обезвреживание аммиака в организме. Синтез амидов дикарбоновых аминокислот. Их роль в обмене веществ.
Аммиак образуется во всех тканях, особенно в головном мозге, а обезвреживается преимущественно в печени и почках. Пути образования аммиака: 1) дезаминирование аминокислот; 2) дезаминирование пуриновых оснований; 3) распад пиримидиновых оснований; 4) дезамидирование амидов; 5) дезаминирование биогенных аминов; 6) распад гексозаминов. Механизм: Этот процесс катализируется либо флавинзависимой оксидазой, либо НАД+-зависимиой дегидрогеназой и протекает в 2 стадии. На первой стадии происходит дегидрирование аминокислоты ,в котором коферменты ФМН, ФАД или НАД+ выполняют роль акцептора водорода, а в качестве продукта реакции образуется АК. На второй стадии осуществляется гидролитический распад иминокислоты до аммиака и кетокислоты.
Восставновленные флавиннуклеотиды оксидаз L- и D-аминокислот могут непосредственно окисляться молекулярным кислородом , образуя H2O2, который подвергается расщеплению под действием каталазы на Н2О и О2. НАДН окисляется ферментами дыхательной цепи митохондрий с образованием конечного продукта – Н2О и молекул АТФ ,которая синтезируется в процессе сопряженного окислительного фосфорилирования.
К
лючевым
ферментом дезаминирования многих АК
является глутаматдегидрогеназа (ГДГ),
дезаминирующая L-глутаминовую кислоту
при физиологических значениях рН.
Одним из путей связывания и обезвреживания аммиака в организме, в частности в мозге, сетчатке, почках, печени и мышцах, является биосинтез глутамина (и, возможно, аспарагина). Поскольку глутамин и аспарагин с мочой выделяются в небольшом количестве, то они выполняют скорее транспортную функцию. Позже в тканях, в основном в почках, были открыты специфические ферменты - глутаминаза и аспарагиназа, катализирующие гидролиз соответствующих амидов на аммиак и дикарбоновые аминокислоты. Синтез амидов требует доставки энергии в виде АТФ и присутствия глутаминовой или аспарагиновой кислоты, свободного аммиака и катализируется пецифическими глутамин- и аспарагинсинтетазами:
Пути выведения аммиака из организма у животных. Орнитиновый цикл мочевинообразования. Локализация и химизм процесса. Биологическая роль синтеза мочевины.
В
процессе катаболизма АК у всех живых
организмов образуется аммиак- соединение,
токсичное даже в самых малых концентрациях.
Пути выведения аммиака у животных:
*Аммониотелический тип у водных животных.
Конечный продукт – аммиак, выделяющийся
непосредственно в воду. *Уреотелический
тип у наземных позвоночных. Конечный
продукт – мочевина. *Урикотелический
тип у рептилий и птиц. Конечный продукт
– мочевая кислота. Орнитиновый цикл
мочевинообразования: 1)Синтез
карбамоилфосфата, Фермент: карбамоилфосфат
- синтетаза. Синтез карбамоилфосфата
происходит в митохондриях клеток
печени. Донор азота только аммиак( а не
амины и другие азотсодержащие соединения).
2)Образование цитруллина,
Фермент: орнитинкарбамоилтрансфераза
3)Взаимодействие
цитруллина с аспарагиновой кислотой,
Фермент: аргининосукцинатсинтетаза
4
)Образование
аргинина, Фермент: аргининосукцинатлиаза
5)
Гидролиз аргинина с образованием
мочевины, Фермент: аргиназа
Мочевина - конечный продукт азотистого обмена, в составе которого из организма выводится избыток аммиака, являющегося высокотоксичным соединением. Повышение концентрации аммиака в крови сдвигает рН в щелочную сторону, приводит к гипоксии тканей, накоплению СО2 и гипоэнергетическому состоянию, от которого главным образом страдает головной мозг. Высокие концентрации аммиака стимулируют синтез глутамина из глутамата в нервной ткани. Накопление глутамина в больших концентрациях может вызвать отёк мозга. Снижение концентрации глутамата нарушает обмен аминокислот и нейромедиаторов, в частности синтез ГАМК, основного тормозного медиатора.