Прямое дезаминирование катализируется одним ферментом, в результате образуется NH3и кетокислота. Прямое окислительное дезаминирование может идти в присутствии кислорода (аэробное) и не нуждаться в кислороде (анаэробное).
1. Аэробное прямое окислительное дезаминированиекатализируетсяоксидазами D-аминокислот(D-оксидазы) в качестве кофермента использующимиФАД, иоксидазами L-аминокислот(L-оксидазы) с коферментомФМН. В организме человека эти ферменты присутствуют, но практически неактивны.
Рис. 5. Реакция, катализируемая оксидазами D- и L-аминокислот
2.Анаэробное прямое окислительное дезаминирование.Cуществует в митохондрии куда поступает глутамат. Катализируетсяглутаматдегидрогеназой, которая превращаетглутаматвα-кетоглутарат.
Фермент человека состоит из 6 субъединиц (330 kDa), его положительный активатор – АДФ, отрицательный –ГТФ. Генетические мутации в области сайта связывания фермента с ГТФ приводят к заболеванию –гиперинсулинизм – гипераммонемическому синдрому).
Далее α-кетоглутарат используется в ЦТК или в реакциях глуконеогенеза. Фермент глутаматдегидрогеназа имеется в митохондриях всех клеток организма (кроме мышечных). Это единственный фермент у млекопитающих использующий и НАД, иНАДФ.
Этот тип дезаминирования теснейшим образом связан с трансаминированием аминокислот и формирует с ним процесстрансдезаминирования (см ниже).
Рис. 6. Реакция прямого окислительного дезаминирования глутаминовой кислоты
Непрямое окислительное дезаминирование (трансдезаминирование)
Непрямое окислительное дезаминирование включает 2 этапаи активно идет во всех клетках организма.
Первый этапзаключается в обратимом переносеNH2-группыс аминокислоты на кетокислоту с образованием новой аминокислоты и новой кетокислоты – этот перенос называетсятрансаминирование и его механизм довольно сложен.
В качестве кетокислоты-акцептора («кетокислота 2») в организме обычно используется α-кетоглутаровая кислота, которая превращается вглутамат («аминокислота 2»).
Рис. 7 . Схема реакции трансаминирования
В результате трансаминирования свободные аминокислоты теряют α-NH2-группы и превращаются в соответствующиекетокислоты. Далее их улеродный кетоскелет катаболизирует специфическими путями и вовлекается вЦТК. При необходимости (например, голодание) углеродный скелет глюкогенных аминокислот может использоваться для синтеза глюкозы вглюконеогенезе.
Второй этапсостоит в отщеплении аминогруппы от аминокислоты 2 –дезаминирование. В организме человека как уже говорилось дезаминированию подвергается толькоглутаминовая кислота.Второй этап осуществляется естественно —глутаматдегидрогеназой.
Следовательно, в организме млекопитающих коллектором всех аминокислотных аминогрупп является глутаминовая кислота.
Рис. 8 . Схема обоих этапов трансдезаминирования
Если реакция идет в митохондриях печени, аммиак используется для синтеза мочевины, которая в дальнейшем удаляется с мочой. В эпителии канальцев почек реакция необходима для удаления аммиака в процессеаммониегенеза.
Так как НАДН используется в дыхательной цепи, а α-кетоглутарат вовлекается в реакции ЦТК, то реакция активируется при дефиците энергиии ингибируетсяизбытком АТФиНАДН.
Читайте также: Выкройка шапки клиньями из ткани
Роль трансаминирования и трансдезаминирования.
Реакции трансаминирования:
активируются в печени, мышцах и других органах при поступлении в клетку избыточного количества тех или иных аминокислот – с целью оптимизации их соотношения,
обеспечивают синтез заменимых аминокислот в клетке при наличии их углеродного скелета (кетоаналога),
начинаются при прекращении использования аминокислот на синтез азотсодержащих соединений (белков, креатина, фосфолипидов, пуриновых и пиримидиновых оснований) – с целью дальнейшего катаболизма их безазотистого остатка и выработки энергии,
необходимы при внутриклеточном голодании, например, при гипогликемиях различного генеза – для использования углеродного скелета аминокислот в печени длякетогенезаиглюконеогенеза, вдругих органах– для его прямого вовлечения в реакцииЦТК.
при патологиях (сахарный диабет, гиперкортицизм) обуславливают наличие субстратов для глюконеогенеза и способствуют патологической гипергликемии.
Продукт трансаминирования глутаминовая кислота:
является одной из транспортных форм аминного азота в гепатоциты,
способна реагировать со свободным аммиаком, обезвреживая его.
Процесс трансдезаминирования идет в организме непрерывно, потому что:
сопряженные реакции трансаминирования и дезаминирования создают поток лишнего аминного азота из периферических клеток в печеньдля удаления азота путёмсинтеза мочевиныи впочкидля синтезааммонийных солей.
Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.
1. Окислительное дезаминирование
Наиболее активно в тканях происходит дезаминирование глутаминовой кислоты. Реакцию катализирует фермент глутаматдегидрогеназа, коферментом глутаматдегидрогеназы является NAD + . Реакция идёт в 2 этапа. Вначале происходит ферментативное дегидрирование глутамата и образование а-иминоглутарата, затем — неферментативное гидролитическое отщепление иминогруппы в виде аммиака, в результате чего образуется а-кетоглутарат (см. схему ниже).
Окислительное дезаминирование глутамата —
обратимая реакция и при повышении концентрации аммиака в клетке может протекать в обратном направлении, как восстановительное шинирование α-кетоглутарата.
Глутаматдегидрогеназа очень активна в митохондриях клеток практически всех органов, кроме мышц. Этот фермент — олигомер, состоящий из 6 субъединиц (молекулярная масса 312 кД). Глутаматдегидрогеназа играет важную роль, так как является регуляторным ферментом аминокислотного обмена. Аллостерические ингибиторы глутаматдегидрогеназы (АТФ, ГТФ, NADH) вызывают диссоциацию фермента и потерю глутаматдегидрогеназной активности. Высокие концентрации АДф активируют фермент. Таким образом, низкий энергетический уровень в клетках стимулирует разрушение аминокислот и образованиеα-кетоглутарата, поступающего в ЦТК как энергетический субстрат. Глутаматдегидрогеназа может индуцироваться стероидными гормонами (кортизолом).
2. Непрямое дезаминирование (трансдезаминирование)
Большинство аминокислот не способно дезаминироваться в одну стадию, подобно Глу. Аминогруппы таких аминокислот в результате трансаминирования переносятся на α-кетоглутарат с образованием глутаминовой кислоты, которая затем подвергается прямому окислительному дезаминированию. Такой механизм дезаминирования аминокислот в 2 стадии получил название трансдезаминирования, или непрямого дезаминирования:
Читайте также: Что можно сшить из остатка портьерной ткани
Непрямое дезаминирование аминокислот происходит при участии 2 ферментов: аминотрансферазы (кофермент ПФ) и глутаматдегидрогеназы (кофермент NAD + ).
Значение этих реакций в обмене аминокислот очень велико, так как непрямое дезаминирование — основной способ дезаминирования большинства аминокислот. Обе стадии непрямого дезаминирования обратимы (рис. 9-9), что обеспечивает как катаболизм аминокислот (рис. 9-9, А), так и возможность образования практически любой аминокислоты из соответствующей α-кетокислоты (рис. 9-9, Б).
В мышечной ткани активность глутаматдегидрогеназы низка, поэтому в этих клетках при интенсивной физической нагрузке функционирует ещё один путь непрямого дезаминирования с участием цикла ИМФ-АМФ. Вначале происходит перенос аминогруппы аминокислот на аспартат, затем на инозиновую кислоту (ИМФ) и в завершение — дезаминирование АМФ. Представленная схема отражает последовательность реакций непрямого неокислительного дезаминирования:
Можно выделить 4 стадии процесса:
трансаминирование с α-кетоглутаратом, образование глутамата;
трансаминирование глутамата с оксалоацета-том (фермент ACT), образование аспартата;
реакция переноса аминогруппы от аспартата на ИМФ (инозинмонофосфат), образование АМФ и фумарата;
гидролитическое дезаминирование АМФ.
Перенос аминогруппы от аспартата и синтез АМФ происходят следующим образом (см. схему А на с. 476).
Реакция дезаминирования адениловой кислоты происходит под действием фермента АМФ дезаминазы (см. схему Б на с. 476).
Рис. 9-9. Биологическая роль непрямого дезаминирования. А — при катаболизме почти все природные аминокислоты сначала передают аминогруппу на а-кетоглутарат в реакции трансаминирования с образованием глутамата и соответствующей кетокислоты. Затем глутамат подвергается прямому окислительному дезаминированию под действием глутаматдегидрогена-зы, в результате чего получаются а-кетоглутарат и аммиак; Б — при необходимости синтеза аминокислот и наличии необходимых а-кетокислот обе стадии непрямого дезаминирования протекают в обратном направлении. В результате восстановительного аминирования а-кетоглутарата образуется глутамат, который вступает в трансаминирование с соответствующей а-кетокислотой, что приводит к синтезу новой аминокислоты.
Этот путь дезаминирования преобладает в мышцах при интенсивной работе, в результате которой накапливается молочная кислота. Выделяющийся аммиак предотвращает закисление среды в клетках, вызванное образованием лактата.
Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.
Вопрос 81 Непрямое дезаминирование аминокислот.
Схема процесса, субстраты, ферменты, кофакторы.
Непрямое дезаминирование – трансдезаминирование, т.е дезаминирование через
переаминирование в 2 стадии с участием нескольких ферментов. Основной способ дезаминирования большинства аминокислот
Читайте также: Ткань которая разводится ацетоном
1 стадия – р. переаминирования с участвием аминотрансфераз – аминогрупаа АК
переходит на кетосоединение (α-КГ, ИМФ).
2 стадия – р. дезаминирования аминосоединений (глу, АМФ) – образование NH3
Биологическая роль непрямого дезаминирования
1. При катаболизме почти все природные аминокислоты сначала передают
аминогруппу на α-кетоглутарат в реакции трансаминирования с образованием глутамата и кетокислоты. Глутамат подвергается прямому окислительному дезаминированию под действием глутаматдегидрогеназы и получаются α-кетоглутарат и аммиак;
2. Обе стадии непрямого дезаминирования протекают в обратном направлении.
В р-те восстановительного аминирования α-кетоглутарата образуется глутамат, который вступает в трансаминирование с α-кетокислотой – синтез новой аминокислоты.
В мышечной ткани и мозге активность ГДГ не очень велика и функционирует
другой путь непрямого дезаминирования участием цикла ИМФ-АМФ
Трансаминирование с α-кетоглутаратом, образование глутамата;
Трансаминирование глутамата с оксалоацетатом (фермент ACT),
Реакция переноса аминогруппы от аспартата на ИМФ (инозинмонофосфат), образование АМФ и фумарата;
Гидролитическое дезаминирование АМФ.
Вопрос 82 Основные источники аммиака в организме человека. Токсичность аммиака. Роль глутамина и аспарагина в обезвреживании аммиака. Глутаминаза почек, образование и выведение солей аммония.
Основные источники аммиака:
Окислительное дезаминирование биогенных аминов
Гидролитическое дезаминирование АМФ (в мышцах)
Аммиак – токсичное соединение, даже небольшое повышение его конц. вызывает
ухудшение самочувствие, а в тяжелых случаях – кому и летальный исход
Механизм токсического действия аммиака:
Аммиак легко проникает через мембраны клеток и в митохондриях сдвигает
реакцию в сторону образования глутамата (фермент – глутамат-ДГ)
α-кетоглутарат + НАДН2 + NH3 → глутамат + НАД+
Уменьшение концентрации α-КГК вызывает: угнетение обмена аминокислот,
гипоэнергетическиое состояние в результате снижения скорости ЦТК
Повышение концентрации аммиака в крови сдвигает рН в щелочную сторону
Высокие концентрации аммиака увеличивают синтез глутамина в нервной ткани.
Глутамат + NH3 + АТФ → Глутамин + АДФ +Н3РО4
↑конц. глутамина приводит к повышению осмот. давления в клетках нейроглии, набуханию астроцитов = отек мозга
↓конц. глутамина нарушает обмен АК и нейромедиаторов,
снижается синтез ГАМК = судороги
Ион NH4+ способен нарушать трансмембранный перенос катионов К+ и Na+, что также влияет на проведение нервных импульсов.
Из мышц и кишечника избыток аммиака выводится в виде аланина.
Мышцы выделяют много аланина в силу их большей массы и интенсивного метаболизма при физической работе.
Образовавшийся аланин поступает в печень и дезаминируется. Выделившийся аммиак обезвреживается, пируват включается в глюконеогенез с образованием глюкозы (глюкозо-аланиновый цикл).
Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом