Дезаминирование, трансаминирование и декарбоксилирование. Инактивация биогенных

аминов. Обмен аммиака

Биологическая химия. Лекция 14Зав.кафедрой, к.мед.н., доц. Шатова Ольга Петровна

Донецк, 2015

Роль аминокислот

•Синтез белка

•Синтез других азотсодержащих соединений: кретина, холина, пуринов, пиримидинов

•Глюконеогенез (синтез глюкозы)

•Катаболизм аминокислот (общие пути):ДезаминированиеТрансаминированиеДекарбоксилирование

Дезаминирование аминокислот

аминокислота

Существует несколько способов дезаминирования аминокислот:•Окислительное (глутамат)•Гидролитическое (серин и треонин)•Внутримолекулярное (гистидин)•Непрямое – трансдезаминирование (для многих аминокислот)

Образуется аммиак

Окислительное дезаминирование аминокислот

Окислительное дезаминирование глутамата обратимая реакция и при повышении концентрации аммиака в клетке может протекать в обратном направлении, как восстановительное аминирование α-кетоглутарата

Глутаматдегидрогеназа регуляторный фермент аминокислотного обмена

Аллостерические ингибиторы глутаматдегидрогеназы (АТФ, ГТФ, NADH) вызывают диссоциацию фермента и потерю активности

Высокие концентрации АДФ активируют фермент, индуцируется стероидными гормонами (кортизолом)

Окислительное дезаминирование аминокислот

Оксидазы аминокислот

• Оксидаза L-аминокислотВ печени и почках обнаружен фермент оксидаза L-аминокислот, способный дезаминировать некоторые L-аминокислоты

Коферментом в данной реакции выступает ФМН. Однако вклад оксидазы L-аминокислот в дезаминирование, очевидно, незначителен, так как оптимум её действия лежит в щелочной среде (рН 10,0). В клетках, где рН среды близок к нейтральному, активность фермента очень низка.

• Оксидаза D-аминокислот также обнаружена в почках и печени. Это ФАД-зависимый фермент. Оптимум рН этой оксидазы лежит в нейтральной среде, поэтому фермент более активен, чем оксидаза L-аминокислот. Роль оксидазы D-аминокислот невелика, так как количество D-изомеров в организме крайне мало, потому что в белки пищи и белки тканей человека и животных входят только природные L-аминокислоты. Вероятно, оксидаза D-аминокислот способствует их превращению в соответствующие L-изомеры .

Неокислительное дезаминированиеГидролитическое дезаминирование серина и треонина в печени

Внутримолекулярное дезаминирование гистидина в печени и коже

Непрямое дезаминирование аминокислот2 фермента: аминотрансферазы (кофермент ПФ)

глутаматдегидрогеназы (кофермент НАД+)

Значение этих реакций в обмене аминокислот очень велико, так как непрямое

дезаминирование - основной способ дезаминирования большинства

аминокислот

• Аминотрансферазы, коферментом которых служит пиридоксальфосфат (ПФ) - производное витамина В6 (пиридоксина)

• Аминотрансферазы обнаружены как в цитоплазме, так и в митохондриях клеток эукариот. Вступать в реакции трансаминирования могут почти все аминокислоты, за исключением лизина, треонина и пролина.

Трансаминирование аминокислот

Аланинаминотрансфераза – печень!

Аспартатаминотрансфераза – миокард!

Роль реакций трансаминирования:

– Этап непрямого дезаминирования

– Синтез новых аминокислот

– Образование кетокислот

– Перераспределение азота

Трансаминирование аминокислот

• Реакции катализируют ферменты декарбоксилазы аминокислот, коферментом которых служит пиридоксальфосфат (ПФ) - производное витамина В6 (пиридоксина)

• Продуктами реакции является СО2 и биогенные амины

Декарбоксилирование аминокислот

Роль реакций декарбоксилирования аминокислот:

Образование биогенных аминов (нейромедиаторов, гормонов, тканевых медиаторов)

Декарбоксилирование аминокислот

ак

биоген.амин

•Серотонин - нейромедиатор проводящих путей

•Серотонин может превращаться в гормон мелатонин, регулирующий суточные и сезонные изменения метаболизма организма и участвующий в регуляции репродуктивной функции

•биологически активное вещество широкого спектра действия: стимулирует сокращение гладкой мускулатуры, оказывает сосудосуживающий эффект, регулирует АД, температуру тела, дыхание, обладает антидепрессантным действием

Декарбоксилирование аминокислот

ак биоген.аминГистамин•стимулирует секрецию желудочного сока, слюны•повышает проницаемость капилляров, вызывает отёки, снижает АД (но увеличивает внутричерепное давление, вызывает головную боль)•сокращает гладкую мускулатуру лёгких, вызывает удушье•участвует в формировании воспалительной реакции - вызывает расширение сосудов, покраснение кожи, отёчность ткани•вызывает аллергическую реакцию•выполняет роль нейромедиатора•является медиатором боли

Декарбоксилирование аминокислот

Аминокислоты Серии Триптофан Тирозин Глутамат Гистидин

Биогенные амины

Ацетилхолин Серотонин ДофаминНорадренали

Адреналин

ГАМК Гистамин

Физиологи-ческая роль

Возбуждаю-щий медиатор вегетативной нервной системы

Возбуждающий медиатор средних отделов мозга

Медиатор среднего отдела мозга

Тормозной медиатор высших отделов мозга

Медиатор воспаления, аллергических реакции

• инактивация дофамина, норадреналина, серотонина, ГАМК - окислительное дезаминирование биогенных аминов с образованием альдегидов, а затем соответствующих кислот, которые выводятся почкам

• фермент – моноаминооксидаза (МАО), кофермент (FAD = ФАД, активная форма витамина В2 - рибофлавина)

Инактивация биогенных аминов

биоген.амин аммиак и альдегид

• метилированием с участием SAM (активная форма аминокислоты метионин. Которая является донором метильной группы) под действием метилтрансфераз (инактивация гистамина и адреналина)

Инактивация биогенных аминов

Источники аммиака

• Дезаминирование аминокислот и нуклеотидов

• Гниение белков в толстой кишке

• Обезвреживание биогенных аминов

Причины токсичности аммиака• Изменение рН в щелочную сторону – алкалоз

• Связывание альфа-кетоглутарата (из ЦТК) в головном мозгеи снижение образования АТФ

• Образование глутамина - развитие отека

• Снижение образования ГАМК – развитие судорог

Обезвреживание аммиака в головном мозге

Пути обезвреживания аммиака• Все ткани – образование глутамина и

аспарагина

• Печень – синтез мочевины (орнитиновый цикл)

• Почки – образование аммонийных • солей (интенсивно при ацидозе)

• Мозг – образование глутамата, а затем глутамина

• Мышцы и кишечник – образование аланина

Орнитиновый цикл – синтез мочевины, карбомоилфосфатсинтетаза

митохондрии

Орнитиновый цикл – синтез мочевины, орнитинкарбомоилтрансфераза

митохондрии

Орнитиновый цикл – синтез мочевины, аргининосукцинатсинтетаза

цитоплазма

Орнитиновый цикл – синтез мочевины, аргининосукцинатлиаза

цитоплазма

Орнитиновый цикл – синтез мочевины, аргиназа (есть только в печени!)

цитоплазма

Орнитиновый цикл – синтез мочевины, цикл Кребса-Гензелейта

Заболевание Дефектфермента

Клиническиепроявления

Метаболитыкровь Моча

Гипераммониемия,тип I

Карбамоил-фосфат-синтетаза I

В течение 24-48 ч после рождения кома, смерть

NH3 Оротат

Гипераммониемия,тип II

Орнитин-карбамоил-трансфераза

Гипотония, снижение толерантности к белкам

NH3 Оротат

Цитруллинемия Аргинино-сукцинат-синтетаза

Гипераммониемия тяжёлая у новорождённых. У взрослых - после белковой нагрузки

ЦитруллинNH3

Цитруллин

Аргининосукцина-турия

Аргинино-сукцинат-лиаза

Гипераммониемия, атаксия, судороги, выпадение волос

Аргини-носукцинатNH3

Аргини-носукци-нат

Гипераргининемия Аргиназа Гипераргининемия AprининNH3

Aprинин

Гипераммониемия – это ↑ аммиака в крови

Благодарю за внимание!