Биологическая химия - [55]

Дезаминирование

Этот процесс заключается в расщеплении аминокислот под действием ферментов дезаминаз или оксидаз на аммиак и безазотистый остаток.

Дезаминирование может происходить несколькими путями, которые представлены в виде схем:

Как установлено, у животных и человека преобладает внутримолекулярное и окислительное дезаминирование. Последний процесс происходит в два этапа через стадию образования иминокислоты:

В организме человека наиболее активно протекает дезаминирование глютаминовой кислоты под действием фермента глютаматдегидрогеназы, обнаруженного в митохондриях всех тканей. При этом образуется α-кетоглютаровая кислота, которая принимает участие во многих процессах обмена веществ.

Ферменты, катализирующие процессы дезаминирования, могут катализировать и обратные процессы — аминирования. Синтез аминокислот из кетокислот и аммиака получил название прямого, или восстановительного, аминирования.

Активен процесс аминирования глютаминовой и аспарагиновой аминокислот, когда аммиак присоединяется по месту гидроксила карбоксильной группы с образованием их амидов — глютамина и аспарагина:

Переаминирование

В 1937 г. отечественными учеными акад. А. Е. Браунштейном и М. Г. Крицман впервые был установлен замечательный факт возможности непосредственного переноса аминной группы от аминокислоты на кетокислоту без освобождения при этом аммиака. Этот процесс протекает по следующей схеме:

При изучении этого процесса были открыты ферменты, которые катализируют эти превращения. Они относятся к аминотрансферазам. Это сложные ферменты, простетической группой которых является фосфопиридоксаль — фосфорный эфир витамина В₆.

А. Е. Браунштейн

Процесс переаминирования является сложным процессом и протекает в 2 этапа. На первом этапе происходит перенос NH₂-группы с аминокислоты на кофермент аминотрансферазы (фосфопиридоксаль). При этом аминокислота превращается в соответствующую кетокислоту. На втором этапе аминогруппа с кофермента передается на кетокислоту, которая превращается в аминокислоту.

(1)

(2)

Процесс переаминирования широко распространен в живой природе. Он имеет первостепенное значение в обмене аминокислот. В процессе переаминирования обязательно участвует одна из двух дикарбоновых аминокислот — глютаминовая или аспарагиновая, которые в виде соответствующих им кетокислот — α-кетоглютаровой и щавелевоуксусной — могут взаимодействовать с большинством аминокислот, за исключением лизина, треонина и аргинина. Особенностью этого процесса является его легкая обратимость.

В обмене веществ реакции переаминирования имеют важное значение, так как от них зависят такие процессы, как:

   1. биосинтез многих заменимых аминокислот из соответствующих им кетокислот;

   2. распад аминокислот;

   3. объединение путей углеводного и аминокислотного обменов, когда из продуктов распада глюкозы, например пировиноградной кислоты, может образоваться аминокислота аланин, и наоборот.

Определение некоторых аминотрансфераз имеет важное значение в клинике. Это относится к определению в сыворотке крови глютамат-щавелевоуксусной и глютамат-пировиноградной аминотрансфераз (ГЩУТ и ГПТ). Первый из этих ферментов обеспечивает синтез аспарагиновой кислоты из щавелевоуксусной за счет NH₂-группы глютаминовой кислоты, а второй — катализирует образование аланина из пировиноградной кислоты.

На основании различного распределения трансаминаз в сердце и печени установлено, что при инфаркте миокарда в сыворотке преимущественно повышается активность ГЩУТ, а при заболеваниях печени — ГПТ.

Декарбоксилирование

Декарбоксилирование аминокислот заключается в отщеплении от аминокислот СО₂ с образованием при этом аминов^ и катализируется ферментами декарбоксилазами. Процесс происходит по следующей схеме:

Таким путем из триптофана образуется гриптамин и серотонин (5-оксигриптамин), из гистидина — гистамин, из глютаминовой кислоты — γ-аминомасляная кислота. Образующиеся при этом амины оказывают на организм мощный биологический эффект, в связи с чем их называют биогенными аминами.

Так, введение гистамина вызывает:

   1. расширение капилляров и соответственно повышение их проницаемости;

   2. сужение крупных сосудов;

   3. сокращение гладкой мускулатуры различных органов и тканей;

   4. возбуждение секреции соляной кислоты в желудке.

Серотонин способствует повышению кровяного, давления и сужению бронхов. Противоречиво действие серотонина на центральную нервную систему, когда малые количества подавляют, а более значительные количества, наоборот, стимулируют центральную нервную систему.

γ-Аминомасляная кислота является медиатором центральной нервной системы. В организме большие количества гистамина и серотонина находятся в неактивной, связанной форме в различных тканях. Биологическое действие проявляют только свободные формы этих веществ. Распад гистамина и серотонина и других биогенных аминов происходит при посредстве неспецифической моноаминоксидазы.

Конечные продукты распада аминокислот

В результате различных превращений аминокислот в тканях организма образуются аммиак, углекислый газ и вода. Углекислый газ частично выводится из организма, а оставшаяся часть используется для синтетических процессов, например для синтеза жирных кислот, пуриновых оснований и др.