томский государственный университет
кафедра органической химии

 

ОБМЕН БЕЛКОВ И АМИНОКИСЛОТ

За сутки в организме взрослого человека обновляется до 400 г белка, с разной скоростью, причем 100 г из них распадается необратимо. Эти 100 г белка (аминокислот) должны быть компенсированы. Компенсация происходит частично за счет эндогенно синтезируемых белков, частично- поступает с пищей. Пищевая ценность белоксодержащих продуктов неоднородна.

Продукт

содержание белка, г/100 г сырого продукта

пищевая ценность

мясо

16-24

высокая

рыба

16-21

высокая

сыры сычужные

20-35

высокая

яйцо

11-14

очень высокая (эталон)

молоко

3,5

высокая

картофель

1,5-2

низкая

соя

32-37

низкая

горох

24-27

низкая

гречневая крупа

11-14

низкая

хлеб ржаной

7-8

низкая

Пути поступления аминокислот:
а) транспорт из внеклеточной жидкости (при всасывании пищевых аминокислот);
б) синтез заменимых аминокислот;
в) внутриклеточный гидролиз белков.
Пути потребления аминокислот:
 а) синтез белков и пептидов;
б) синтез небелковых азотсодержащих соединений (никотинамид, КоА, фолиевая кислота, адреналин, норадреналин, ацетилхолин);
в) синтез углеводов с использованием углеродных скелетов аминокислот;
г) синтез липидов с использованием ацетильных остатков углеродных скелетов аминокислот;
д) окисление до конечных продуктов обмена.

Распад белков до аминокислот происходит при помощи ферментов ПРОТЕИНАЗ или КАТЕПСИНОВ.

ТРИ ГРУППЫ ПУТЕЙ РАСПАДА АМИНОКИСЛОТ

1. превращения NH2- группы

2. распад углеродного скелета

3. декарбоксилирование

1. ПРЕВРАЩЕНИЯ АМИНОГРУППЫ

а) восстановительное дезаминирование

R-CH(NH2)-COOH + 2H ® R-CH2-COOH + NH3

б) гидролитическое дезаминирование

R-CH(NH2)-COOH + HOH ® R-CH(ОН)-COOH + NH3

в) внутримолекулярное дезаминирование

R-CH(NH2)-COOH ® R-CH=CH-COOH + NH3

г) окислительное дезаминирование

R-CH(NH2)-COOH + 1/2O2 ® R-C(=О)-COOH + NH3

Окислительное дезаминирование характерно для большинства организмов и бывает 2-х видов:

а) прямое

б) непрямое (трансдезаминирование)

А) прямое окислительное дезаминирование (оксидазами аминокислот), коферменты- FMN, FAD:
Образующиеся при этом восстановительные эквиваленты FMN.H2 окисляются каталазой в присутствии кислорода воздуха, конечный продукт- перекись водорода.

Б) трансдезаминирование (основной путь катаболизма), протекает при участии аминотрансфераз или трансаминаз:


Аналогично происходит превращения с аспарагиновой кислотой:

Аспарагиновая кислота (АСП) + a-кетоглутарат ® оксалоацетат (ЩУК) + ГЛУ

Коферментами аминотрансфераз являются производные витамина В6 (пиридоксина)-


Для катализа требуются ОБА кофермента одновременно. В условиях организма они легко синтезируются из В6 и переходят друг в друга.

Механизм трансдезаминирования:

В условиях организма весь азот сосредотачивается в глутаминовой кислоте, которая в митохондриях подвергается окислительному дезаминированию при помощи NAD+, NADP+ - зависимой ГЛУТАМАТДЕГИДРОГЕНАЗЫ (GDH):


МЕХАНИЗМЫ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ АММИАКА (весьма токсичного, особенно для нервных клеток, продукта):

а) восстановительное аминирование (трансреаминирование);

б) образование амидов аминокислот (АСН и ГЛН);

в) образование аммонийных солей;

г) образование мочевины (основной путь).

а) Восстановительное аминирование- малоэффективный процесс связывания аммиака, так как для этого необходимы значительные количества a-кетоглутарата.

б) Образование аспарагина (АСН) и глутамина (ГЛН) из соответствующих аминокислот АСП и ГЛУ является процессом получения амидов и протекает путем связывания аммиака при участии энергии АТФ.

в) образование аммонийных солей является процессом, обратным “б”. АСН и ГЛН являются транспортными формами аммиака, превращаясь в почках в результате гидролиза в соли аммония и АСП и ГЛУ, соответственно.

Наиболее эффективным способом обезвреживания аммиака в организме человека являются превращения с образованием мочевины. Мочевина образуется из аммиака в результате функционирования орнитинового цикла.

Превращения орнитинового цикла протекают в цитоплазме, в то время как регенерируется аммиак в матриксе митохондрий. Орнитиновому циклу превращений предшествует реакция синтеза карбамоилфосфата из аммиака и бикарбонат-иона, катализируемая ферментом карбамоил-фосфат синтетазой I(на рисунке- КФ-с), которая не является участником цикла мочевины (орнитинового цикла). Реакция с ее участием протекает в матриксе митохондрий, аллостерическая регуляция- абсолютная и осуществляется N-ацетилглутаминовой кислотой:

Аммиак пересекает внутреннюю митохондриальную мембрану (ВММ) в составе аминокислоты цитруллин, в которой он утилизируется при реакции карбамоил-фосфата с орнитином, поступающим из цитоплазмы. Реакция катализируется ферментом орнитин-транскарбамоил-синтетазой (ОТ-к):

ОРНИТИНОВЫЙ ЦИКЛ

Цитруллин пересекает митохондриальную мембрану и попадает в цитоплазму, где протекает большая часть превращений орнитинового цикла:

ВЕРНУТЬСЯ НА НАЧАЛЬНУЮ СТРАНИЦУ

© khassanov, MMIII-MMXVII