Катаболизм аминогруппп аминокислот

Начальным процессом деградации аминогрупп является процесс трансаминирования. Трансаминирование — ферментативный процесс переноса NН₂ — группы с аминокислоты на альфа — кетокислоту при участии ферментов трансаминаз и витамина В₆. В процесс трансаминирования могут включаться все аминокислоты. В качестве альфа-кетокислот, чаще используется пировиноградная, щавелевоуксусная и альфа — кетоглютаровая кислота.

Наиболее активными тканевыми аминотрансферазами являются аланинаминотрансфераза (АлАТ) или глютамикопировиноградная трансаминаза (ГПТ) и аспарагиновая трансаминаза (АсАТ) или глютамикощавелевоуксусная трансаминаза (ГЩТ).

Витамин В₆, пиридоксин, адермин Коферментом аминотрансфераз является витамин В₆, участвующий в трансаминировании в 2-х формах:

Витамин В₆ распространён в злаках, дрожжах. Суточная потребность в нём составляет 2 мг. Биологическая роль: кофермент реакций трансаминирования и декарбоксилирования аминокислот. Авитаминоз проявляется дерматитом, дегенерацией в нервной системе, демиелинизацией нервных стволов Биологическое значение реакций трансаминирования заключается в следующем:

• 1. происходит потеря аминогрупп от аминокислоты без выделения токсичного NH₃
• 2. возможность последующего включения безазотистого остатка аминокислот в цикл Кребса с выделением энергии
• 3. способ синтеза новых заменимых аминокислот в тканях (ПВК -> ала, ЩУК -> асп, альфа — кетоглютаровая кислота -> глю)
• 4. определение активности трансаминаз имеет важное диагностическое значение, так как в разных тканях преобладает активность определённых трансаминаз. В сердечной мышце высока активность аспартатаминотрансферазы, в печени — аланинаминотрансферазы. Нередко определяют коэффициент Де Ритиса = АсАт/АлАТ = 1,33. При инфаркте миокарда этот коэффициент увеличивается, при заболеваниях печени снижается.

Дезаминирование аминокислот В тканях различают несколько вариантов дезаминирования: окислительное, непрямое, внутримолекулярное дезаминирование.

Окислительное дезаминирование — это ферментативный процесс отщепления NН₂ — группы от аминокислоты после предварительного окисления аминокислоты. В окислительном дезаминировании участвуют ферменты:

• · L — аминокислотоксидазы — флавиновые кислоты, имеющие ФМН в качестве ко-ферментов. Эти ферменты в тканях малоактивны, поскольку их оптимум рН = 10
• · D — аминокислотоксидазы — флавиновые ферменты, использующие ФАД в качестве коферментов
• · глютаматдегидрогеназа — НАД (НАДФ) — зависимый аллостерический, олигомерный фермент. Он обладает высокой активностью в процессе окислительного дезаминирования глютаминовой кислоты.

Глициноксидаза.

Биологическое значение реакций окислительного дезаминирования состоит в том, что эта реакция позволяет аминокислотам освобождаться от аминогруппы и, переходя в альфа — кетокислоту, включатся в цикл Кребса.

В тканях для большинства аминокислот реакции трансаминирования и окислительного дезаминирования тесно друг с другом связаны и получили название непрямого дезаминирования. Так как возможности окислительного дезаминирования большинства аминокислот очень малы, вначале они вступает в реакцию трансаминирования с альфа — кетоглютаровой кислотой. Образовавшаяся глютаминовая кислота активно подвергается окислительному дезаминированию под действием глютамат — ДГ.

Около 1/3 аминокислот включается в непрямое дезаминирование.

Внутримолекулярное дезаминирование.

В процесс внутримолекулярного дезаминирования чаще других аминокислот вступает гистидин, серин, треонин, цистеин. Например, из гистидина происходит выделение NН₃ за счёт внутримолекулярной перестройки с образованием уроканиновой кислоты:

Серин в результате внутримолекулярного дезаминирования переходит в пировиноградную кислоту.

У детей процессы трансаминирования и дезаминирования идут более активно, чем у взрослых.

Катаболизм карбоксильных групп аминокислот.

Декарбоксилирование аминокислот. Биогенные амины Катаболизм карбоксильных групп аминокислот осуществляется путём декарбоксилирования аминокислот. Декарбоксилирование аминокислот — ферментативный процесс отщепления СО₂ из СООН — групп аминокислот с образованием аминов.

Наиболее активно в процесс деркарбоксилирования включаются аминокислоты гистидин, тирозин, глютамат, триптофан. Образующиеся амины называются биогенными аминами, поскольку они, как правило, обладают высокой физиологической, биохимической активностью, влияют на тонус сосудов, являются нейромедиаторами, участвуют в воспалительных реакциях. К основным биогенным аминам относятся гистамин, серотонин, катехоламины, гамма-аминомасляная кислота, полиамины.

Гистамин образуется при декарбоксилировании аминокислоты гистидина. Он синтезируется в тучных клетках, накапливается в секреторных гранулах, выделяется при раздражении клеток.

Гистамин оказывает разнообразные биологические эффекты: вызывает расширение сосудов, снижает артериальное давление, увеличивает тканевую проницаемость, вызывает местный отёк, стимулирует желудочную секрецию, обладает бронхоспатическим эффектом. В высокой концентрации он является медиатором воспалительных и аллергических реакций.

Серотонин образуется при декарбоксилировании гидрокситриптофана. Он синтезируется в хромаффиннных клетках, в некоторых ядрах подкорковых структур, тромбоцитах.

Эффекты серотонина: вызывает спазм сосудов, повышение артериального давления, стимулирует перистальтику кишечника, участвует в терморегуляции, в механизмах сна, является источником для синтеза гормона мелатонина, влияет на психические реакции человека. Так, при шизофрении наблюдается нарушение обмена серотонина.

Катехоламины (дофамин, адреналин, норадреналин) синтезируются из аминокислоты тирозина.

Дофамин — возбуждающий медиатор, при его дефиците развивается болезнь Паркинсона (адинамия, ригидность, тремор). Адреналин вызывает спазм сосудов, повышают артериальное давление, стимулирует работу сердца, является гормоном.

Норадреналин в основном выполняет нейромедиаторные функции.

Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) образуется при декарбоксилировании глютаминовой кислоты, является тормозным медиатором, улучшает кровоснабжение мозга, активирует окислительные процессы в нём.

Полиамины (спермин, спермидин) синтезируются из орнитина и метионина, входят в состав хроматина, участвует в регуляции процессов трансляции, транскрипции, репликации.

Так как биогенные амины очень активны, они быстро инактивируются в тканях. Распад биогенных аминов осуществляется несколькими способами: окисление, метилирование, дезаминирование. Основным способом инактивации биогенных аминов является окислительное дезаминирование под действием ферментов аминооксидаз (моноаминооксидаз, полиаминооксидаз).

Ингибиторы МАО применяются в качестве терапевтических средств.