Трансамінування амінокислот - студопедія
Ця реакція полягає в тому, що амінокислота і кетокислот обмінюються один з одним своїми функціональними групами при альфа-вуглецевому атомі. В результаті вступила в реакцію амінокислота перетворюється в відповідну альфа-кетокислоту, а кетокислоту стає амінокислотою.
Цю реакцію каталізують ферменти під назвою трансаміназ (амінотрансфераз). Коферментом всіх трансаміназ є активна форма вітаміну В6 - піридоксальфосфат (фосфопиридоксаль).
ГОЛОВНІ ОСОБЛИВОСТІ РЕАКЦІЇ трансамінування:
1. Це циклічний процес, все стадії якого катализируются одним і тим же ферментом - трансаміназ даної пари кислот. У цей цикл входить одна амінокислота і кетокислот (в наведеному прикладі - це глутамат і ПВК). Утворюються інша альфа-кетокислот і амінокислота (у наведеному прикладі - альфа-кетоглутарат і аланін).
2. Всі стадії цього процесу оборотні. Тому весь цикл в цілому може протікати як в прямому, так і в зворотному напрямку. Напрямок цього циклу залежить від співвідношення концентрацій учасників реакції - всіх чотирьох кислот. Різко підвищивши концентрацію якої-небудь однієї з кислот, можна направити реакцію за певним напрямом.
3. Кожна трансаминаза зазвичай специфічна для однієї пари субстратів і відповідної їй пари продуктів і всі стадії реакції каталізується тільки одним ферментом. За учасникам процесу для даного ферменту дають йому назву:
Фермент, який каталізує наведену реакцію, можна назвати: Аланінамінотрансфераза (АлТ) (глутамінова-пировиноградная трансаминаза (ГПТ)).
4. Трансамінази зазвичай мають високу субстратної специфічністю і високою активністю. Найбільш активними в клітинах є ті трансамінази, для яких хоча б один з субстратів є дикарбоновой альфа-кетокислот - це АлТ - аланінамінотрансфераза (ГПТ) і АсТ - аспартатамінотрансфераза (ГЩТ).
Визначення активності цих ферментів в сироватці крові має важливе значення в ДИФЕРЕНЦІАЛЬНОЇ ДІАГНОСТИКИ таких захворювань, як Вірусний гепатит і ИНФАРКТ міокарда.
АсТ і АлТ є внутрішньоклітинними ферментами. Тому в нормі їх активність в крові дуже мала. При вірусному гепатиті або при інфаркті міокарда спостерігається руйнування клітин печінки або міокарда відповідно. Тому в крові буде спостерігатися підвищення активності і АлТ, і АсТ, але неоднакове для кожного з ферментів.
У клітинах серцевого м'яза (міокарда) міститься набагато більше АсТ, ніж АлТ, а в клітинах печінки - навпаки: АлТ набагато більше, ніж АсТ. Тому ПРИ ІНФАРКТІ МІОКАРДА АКТИВНІСТЬ АСТ в крові БУДЕ ЗНАЧНО ВИЩЕ, НІЖ АЛТ, А ПРИ вірусний гепатит АКТИВНІСТЬ АЛТ БУДЕ ВИЩЕ, НІЖ АСТ.
Тому визначення активності цих ферментів в крові допомагає лікарям в постановці правильного діагнозу.
БІОЛОГІЧНА РОЛЬ РЕАКЦИЙ трансамінування.
1. ЗАБЕЗПЕЧУЮТЬ СИНТЕЗ НОВИХ АМІНОКИСЛОТ З ЧИСЛА замінні. З замінних амінокислот також можуть утворитися необхідні клітці кетокислот.
В основі цієї ролі - повна оборотність реакції трансамінування. Для характеристики напрямки кожної конкретної реакції трансамінування і визначення положення рівноваги даної реакції обчислюють її константи рівноваги (Кравновесія):
Для більшості реакцій трансамінування ця константа рівноваги близька до одиниці.
При надлишку будь-якої з кислот співвідношення швидко відновлюється трансаміназ за рахунок іншої пари. Відсутня кількість будь-якої з кислот може бути взято кліткою з інших метаболічних шляхів (наприклад, альфа-кетоглутарат може бути взятий з ЦТК). Надлишок будь-якої з кислот може бути ліквідований іншими ферментами (наприклад, надмірна кількість глутамату окислюється глутаматдегідрогеназа).
2.Обеспечівает ПЕРЕБІГ РЕАКЦИЙ побічно дезамінуванні.
3.ОБЕСПЕЧІВАЮТ СИНТЕЗ СЕЧОВИНИ
ОПОСЕРЕДКОВАНЕ дезамінуванні (ТРАНСДЕЗАМІНІРОВАНІЕ).
Оксидази амінокислот в клітинах організму людини мають дуже низьку активність. Тому пряме окисне дезамінування амінокислот майже не протікає. Винятком є нікотинамідні фермент глутаматдегідрогеназа, який легко дезамінується глутамінової кислоти, розщеплюючи її до NH3 і альфа-кетоглутарата. Альфа-кетоглутарат може легко вступати в реакції трансамінування з іншими амінокислотами, перетворюючись назад в глутамінової кислоти.
Деякі амінокислоти не мають "своїм власним" трансамінази, яка могла б перенести їх аміногрупу на альфа-кетоглутарат (лізин, треонін, пролін, оксипролін), але для цих амінокислот є спеціальні реакції, в результаті яких аміногрупа цих амінокислот виявляється в складі глутамінової кислоти.
Таким чином, глутамінова кислота працює в парі з альфа-кетоглутаровой: альфа-кетоглутарат приймає у різних амінокислот азот у формі аміногрупи, перетворюючись в глутамат; глутамат легко дезамінується прямим шляхом високоактивної глутаматдегідрогеназа з утворенням аміаку.
Загальний підсумок непрямого дезамінування такий же, як і результат прямого окисного дезамінування.
Це варіант дезаминирования, який протікає в дві стадії:
а) трансамінування за участю альфа-кетоглутаровой кислоти;
б) дезамінування утворилася на першій стадії глутамінової кислоти.
Непряме дезамінування є найбільш важливим, тому що саме таким шляхом дезамінується більшість амінокислот живого організму. Це обумовлено тим, що фермент глутамат-ДГ активніший, ніж оксидази амінокислот.
ПЕРЕВАГИ побічно дезамінуванні ПЕРЕД ПРЯМИМ:
1. У цьому процесі не утворюється Н2 О2. на відміну від прямого дезаминирования, а утворюється Н2 О і 3 молекули АТФ (енергія).
2. Непряме дезамінування забезпечує набагато більш швидке дезамінування (завдяки високій активності ферменту глутамат-ДГ і трансамінази);
3. Непряме дезамінування протікає не тільки швидше, але швидкість цього процесу може регулюватися. Можливість регуляції непрямого дезамінування обумовлена оборотністю процесу і автономної саморегуляцією. Аллостеріческого регуляторами глутаматдегідрогенази є АДФ (сильний активатор) і АТФ (інгібітор). Інгібуючу дію на цей фермент багатодітній родині і ГТФ і НАДН2.
Якщо АТФ починає витрачатися більше, ніж утворюється в процесі біоокислення в мітохондріях, то після активації глутамат-ДГ відбувається зміщення реакцій в бік освіти АТФ, завдяки тому, що глутамат починає швидше дезамініроваться, а утворюються кетокислот, або відразу, або після певних перетворень, можуть також вступати на шлях мітохондріального окислення. Це спостерігається при нестачі жирних кислот або вуглеводів. Тобто при нестачі жирів і вуглеводів в їжі, в якості додаткового джерела енергії організм починає використовувати амінокислоти. Нерідко доводиться при голодуванні руйнувати власні білки. Тобто при схудненні в організмі руйнуються не тільки жири і вуглеводи, а й власні білки. Присутність достатньої кількості жирів і вуглеводів в їжі дозволяє зберегти білки від нераціонального використання.
СИНТЕЗ замінних амінокислот В ОРГАНІЗМІ
Іноді в організмі виникає ситуація, коли потреба в тих чи інших амінокислотах більше, ніж їх надходження з їжею. Припустимо, організму потрібно 7 грамів аланина і 15 грамів глутамату, а з їжею надійшло всього лише 5 грамів аланина, але зате 20 грамів глутамату. Тоді організм, використовуючи механізм трансамінування, може синтезувати недостатню кількість аланіну з ПВК, який синтезується в бих кількостях (сотні грамів на добу). Таким чином, в організмі постійно відбувається коригування амінокислотного складу, але це не зменшує потреби організму в харчовому білковому азоті. Це коректування здійснюється з використання відповідних альфа-кетокислот, що утворюються в ході метаболізму вуглеводів і жирів.
Білки не можуть утворюються в організмі, тому що в ході розпаду вуглеводів і жирів не утворюється відповідних їм альфа-кетокислот.
Підводячи підсумок, можна сказати, що в результаті спільних шляхів катаболізму амінокислот, вони руйнуються до СО2. NH3 і безазотистих фрагментів, які також можуть руйнуватися до СО2 і Н2 О. Аміак піддається реакцій знешкодження.