Partea principală a aminoacizilor care se formează în intestine din proteine ​​intră în sânge (95%), iar o mică parte - în limfă. Prin vena portă, aminoacizii intră în ficat, unde sunt cheltuiți pentru biosinteza diferitelor proteine ​​specifice (albumină, globuline, fibrinogen). Alți aminoacizi sunt transportați de sânge către toate organele și țesuturile și transportați în interiorul celulelor, unde sunt utilizați pentru biosinteza proteinelor.

Aminoacizii neutilizați sunt oxidați în produși metabolici finali. Procesul de descompunere a proteinelor tisulare este catalizat de enzimele tisulare - proteinaze - catepsine (numite adesea proteaze tisulare).

Raportul dintre aminoacizii din proteinele care sunt descompuse și sintetizate este diferit, astfel încât unii dintre aminoacizii liberi trebuie transformați în alți aminoacizi sau oxidați în compuși simpli și excretați din organism.

Deci, în organism există o rezervă intracelulară de aminoacizi, care este în mare parte completată datorită proceselor de interconversie a aminoacizilor, hidroliza proteinelor, sinteza aminoacizilor și aportul acestora din lichidul extracelular. În același timp, datorită sintezei proteinelor și a altor reacții (formarea de uree, purine etc.), aminoacizii liberi sunt îndepărtați în mod constant din lichidul extracelular.

Căile metabolismului aminoacizilor în țesuturi.

Diferitele căi ale metabolismului aminoacizilor se bazează pe trei tipuri de reacții: la grupele amină și carboxil și la nivelul lanțului lateral. Reacțiile care implică gruparea amină includ procese dezaminare, transaminare, aminare, prin grupare carboxil - decarboxilare. Partea fără azot a scheletului de carbon al aminoacizilor suferă diferite transformări pentru a forma compuși, care pot fi apoi incluși în ciclul Krebs pentru oxidare ulterioară.

Căile de transformare intracelulară a aminoacizilor sunt complexe și se intersectează cu multe alte reacții metabolice, în urma cărora produșii intermediari ai metabolismului aminoacizilor pot servi ca precursori necesari pentru sinteza diferitelor componente celulare și pot fi substanțe biologic active.

Catabolismul aminoacizilor la mamifere (și la oameni) are loc în principal în ficat și puțin mai puțin în rinichi.

Dezaminarea aminoacizilor.

Esența dezaminării este descompunerea aminoacizilor sub acțiunea enzimelor în amoniac și un reziduu fără azot (acizi grași, hidroxiacizi, cetoacizi). Dezaminarea poate apărea sub formă de procese reductive, hidrolitice, oxidative și intramoleculare. Ultimele două tipuri predomină la oameni și animale.

Dezaminarea oxidativă este împărțită în două etape. Prima etapă este enzimatică, se termină cu formarea unui produs intermediar instabil - iminoacid ( acizi carboxilici conţinând o grupare imino (=NH), care în a doua etapă se descompune spontan în prezenţa apei în amoniac şi acid alfa-ceto. Enzimele care catalizează acest proces conţin ( compus organic natură nonproteică) NAD (nicotinamidă adenin dinucleotidă) sau FAD (flavin adenin dinucleotide).

Cel mai activ proces din corpul uman este dezaminare acid glutamic sub acţiunea enzimei glutamat dehidrogenază, care se află în mitocondriile celulelor tuturor țesuturilor. În urma acestui proces, se formează acidul alfa-cetoglutaric, care este implicat în multe procese metabolice.

Transaminarea (transaminarea) aminoacizilor.

O condiție prealabilă pentru transaminare este participarea aminoacizilor dicarboxilici (glutamic și aspartic), care sub forma cetoacizilor corespunzători - acizi alfa-cetoglutaric și oxaloacetic - pot interacționa cu toți aminoacizii, cu excepția lizinei, treoninei și argininei. .

În timpul transaminării, gruparea amino este transferată direct de la aminoacid la cetoacid, iar gruparea ceto este transferată de la cetoacid la aminoacid fără a elibera amoniac. Acest proces are loc în mai multe etape. Reacția este catalizată de enzime aparținând clasei de transferaze; grupa lor protetică este esterul fosfopiridoxal-fosforic al vitaminei B6. Procesul de transaminare este larg răspândit în natura vie. Caracteristica sa este reversibilitatea ușoară.

Reacțiile de transaminare joacă un rol important în metabolism. Procese atât de importante cum ar fi biosinteza multor aminoacizi neesențiali din cetoacizii corespunzători lor, descompunerea aminoacizilor, combinația căilor de metabolizare a carbohidraților și a aminoacizilor depind de ele, când aminoacidul alanina poate fi format din produsele de descompunere. de glucoză, de exemplu, acid piruvic și invers.

Aminare reductivă.

Acest proces este opusul dezaminării. Acesta asigură legarea amoniacului cu cetoacizii pentru a forma aminoacizii corespunzători. Aminarea reductivă este catalizată de un sistem enzimatic care funcționează bine care aminează acidul alfa-cetoglutaric sau oxaloacetic pentru a forma acid glutamic sau aspartic.

Când amoniacul este neutralizat cu acizi anorganici și organici, se formează săruri de amoniu. Acest proces are loc la nivelul rinichilor. Sărurile de amoniu rezultate sunt excretate din organism prin urină și transpirație.

Decarboxilarea aminoacizilor.

Procesul de decarboxilare este catalizat de decarboxilaze specifice fiecărui aminoacid, a cărui grupare protetică este fosfatul de piridoxal. Aceste enzime aparțin clasei liazelor. Procesul de decarboxilare, care constă în îndepărtarea CO 2 din aminoacizi pentru a forma amine, poate fi prezentat în următoarea diagramă:

Mecanismul reacției de decarboxilare a aminoacizilor, conform teoriei generale a catalizei piridoxalului, se reduce la formarea unui complex piridoxal fosfat-substrat în centrul activ al enzimei.

În acest fel, din triptofan se formează triptamina, iar din hidroxitriptofan se formează serotonina. Histamina se formează din aminoacidul histidină. Decarboxilarea acidului glutamic produce acid gama-aminobutiric (GABA).

Aminele formate din aminoacizi sunt numite amine biogene, deoarece au un efect biologic puternic asupra organismului. Aminele biogene prezintă efecte fiziologice în concentrații foarte mici. Astfel, introducerea histaminei în organism duce la extinderea capilarelor și la creșterea permeabilității acestora, îngustarea vaselor mari, contracția mușchilor netezi ai diferitelor organe și țesuturi, creșterea secreției. de acid clorhidricîn stomac. În plus, histamina este implicată în transmiterea excitației nervoase.

Serotonina crește tensiunea arterială și îngustează bronhiile; dozele sale mici suprimă activitatea centralului sistem nervos, in doze mari aceasta substanta are un efect stimulant. În diferite țesuturi ale corpului cantitati mari histamina și serotonina sunt într-o formă legată, inactivă. Ele prezintă efecte biologice numai în formă liberă.

Acidul gamma-aminobutiric (GABA) se acumulează în țesutul cerebral și este un inhibitor neuroumoral-mediator al inhibării sistemului nervos central.

Concentrațiile mari ale acestor compuși pot reprezenta o amenințare pentru funcționarea normală a organismului. Cu toate acestea, în țesuturile animale există o aminoxidază, care descompune aminele în aldehide corespunzătoare, care sunt apoi transformate în acizi grași și descompuse în produse finite.

„Metabolismul aminoacizilor în țesuturi” este al treilea articol din seria „Metabolismul proteinelor în corpul uman”. Primul articol este „ Defalcarea proteinelor în tractul digestiv" Al doilea articol "

La om, principala metodă de dezaminare este dezaminare oxidativă. Există două opțiuni pentru dezaminarea oxidativă: directȘi indirect.

Dezaminare oxidativă directă

Dezaminarea directă este catalizată de o singură enzimă, rezultând formarea de NH3 și a unui cetoacid. Dezaminarea oxidativă directă poate apărea în prezența oxigenului (aerobă) și fără a fi nevoie de oxigen (anaerobă).

1. Dezaminare oxidativă directă aerobă catalizat de D-aminoacizi oxidaze ( D-oxidaze) folosind ca coenzimă MOFTși L-aminoacizi oxidaze ( L-oxidaze) cu coenzimă FMN. Aceste enzime sunt prezente în corpul uman, dar sunt practic inactive.

Reacție catalizată de D- și L-aminoacizi oxidaze

2. Dezaminarea oxidativă directă anaerobă există doar pentru acidul glutamic, doar catalizat glutamat dehidrogenază, transformând glutamatul în α-cetoglutarat. Enzima glutamat dehidrogenaza este prezentă în mitocondriile tuturor celulelor corpului (cu excepția celulelor musculare). Acest tip de dezaminare este strâns legat de aminoacizi și formează un proces cu acesta transdeaminare(vezi mai jos).

Reacție de dezaminare oxidativă directă
acid glutamic

Dezaminare oxidativă indirectă (transdeaminare)

Dezaminarea oxidativă indirectă include 2 etapeși este activ în toate celulele corpului.

Prima etapă constă în transferul reversibil al unei grupări NH2 de la un aminoacid la un cetoacid cu formarea unui nou aminoacid și a unui nou cetoacid cu participarea enzimelor. aminotransferaze. Acest transfer este numit și mecanismul său este destul de complex.

Utilizat în mod obișnuit ca acceptor de cetoacid („ketoacid 2”) în organism. acid α-cetoglutaric, care se transformă în glutamat(„aminoacid 2”).

Schema de reacție de transaminare

Ca rezultat al transaminării, aminoacizii liberi pierd grupările α-NH2 și sunt transformați în cetoacizii corespunzători. În continuare, cetoscheletul lor este catabolizat în moduri specifice și este implicat în ciclul acidului tricarboxilic și în respirația tisulară, unde arde la CO2 și H2O.

Când este necesar (cum ar fi postul), scheletul de carbon al aminoacizilor glucogenici poate fi folosit în ficat pentru a sintetiza glucoza în gluconeogeneză. În acest caz, numărul de aminotransferaze din hepatocit crește sub influența glucocorticoizilor.

A doua etapă constă în eliminarea grupării amino din aminoacidul 2 - dezaminare.

Deoarece în organism colectorul tuturor grupelor de aminoacizi este acid glutamic , apoi doar suferă dezaminare oxidativă cu formare de amoniac și acid α-cetoglutaric. Această etapă se realizează glutamat dehidrogenază, care este prezent în mitocondriile tuturor celulelor corpului, cu excepția celulelor musculare.

Având în vedere legătura strânsă dintre ambele etape, se numește dezaminare oxidativă indirectă transdeaminare.

Schema ambelor etape de transdeaminare

Dacă reacția de dezaminare directă are loc în mitocondriile hepatice, amoniacul este folosit pentru a sintetiza ureea, care este ulterior eliminată în urină. În epiteliul tubular renal, reacția este necesară pentru a elimina amoniacul prin procesul de amoniageneză.

Deoarece NADH este utilizat în lanțul respirator iar α-cetoglutaratul este implicat în reacția ciclului TCA, reacția este activată în timpul deficitului de energie și inhibată exces de ATPȘi NADH.

Rolul transaminării și transdeminației

Reacții transaminare:

• sunt activate în ficat, mușchi și alte organe atunci când o cantitate în exces de anumiți aminoacizi intră în celulă - pentru a optimiza raportul lor,
• asigura sinteza aminoacizilor neesentiali in celula in prezenta scheletului lor de carbon (analog ceto);
• începe atunci când utilizarea aminoacizilor este oprită pentru sinteza compușilor care conțin azot (proteine, creatină, fosfolipide, baze purinice și pirimidinice) - în scopul catabolizării în continuare a reziduului lor fără azot și a producerii de energie,
• necesar în timpul înfometării intracelulare, de exemplu, în timpul hipoglicemiei de diferite origini - pentru utilizarea reziduurilor de aminoacizi fără azot în ficat Pentru

Organismul primește cea mai mare parte a energiei din oxidarea carbohidraților și a grăsimilor neutre (până la 90%). Restul ~ 10% se datorează oxidării aminoacizilor. Aminoacizii sunt utilizați în principal pentru sinteza proteinelor. Oxidarea lor are loc:

1) dacă aminoacizii formați în timpul reînnoirii proteinelor nu sunt utilizați pentru sinteza de noi proteine;

2) dacă excesul de proteine ​​intră în organism;

3) în perioadele de post sau diabet, când nu există carbohidrați sau absorbția acestora este afectată, aminoacizii sunt folosiți ca sursă de energie.

În toate aceste situații, aminoacizii își pierd grupările amino și sunt transformați în α-cetoacizii corespunzători, care sunt apoi oxidați la CO 2 și H 2 O. O parte din această oxidare are loc prin ciclul acidului tricarboxilic. Ca rezultat al dezaminării și oxidării, se formează acid piruvic, acetil-CoA, acetoacetil-CoA, acid α-cetoglutaric, succinil-CoA și acid fumaric. Unii aminoacizi pot fi transformați în glucoză, în timp ce alții pot fi transformați în corpi cetonici.

Modalități de neutralizare a amoniacului în țesuturile animale

Amoniacul este toxic și acumularea lui în organism poate provoca moartea. Există următoarele moduri de a neutraliza amoniacul:

1. Sinteza sărurilor de amoniu.

2. Sinteza amidelor aminoacizilor dicarboxilici.

3. Sinteza ureei.

Sinteza sărurilor de amoniu are loc într-o măsură limitată în rinichi, ca un dispozitiv suplimentar de protecție pentru organism în timpul acidozei. Amoniacul și cetoacizii sunt parțial folosiți pentru resinteza aminoacizilor și pentru sinteza altor substanțe azotate. În plus, în țesutul renal, amoniacul participă la procesul de neutralizare a acizilor organici și anorganici, formând cu ei săruri neutre și acide:

R – COOH + NH3 → R – COONH4;

H2S04 + 2NH3 → (NH4)2S04;

H3P04 + NH3 → NH4H2P04

În acest fel, organismul se protejează de pierderea unei cantități semnificative de cationi (Na, K, parțial Ca, Mg) în urină în timpul excreției de acizi, ceea ce ar putea duce la o scădere bruscă a rezervei alcaline a sângelui. . Cantitatea de săruri de amoniu excretată în urină crește semnificativ odată cu acidoză, deoarece amoniacul este folosit pentru a neutraliza acidul. Una dintre modalitățile de a lega și neutraliza amoniacul este folosirea acestuia pentru a forma legătura amidă a glutaminei și asparaginei. În acest caz, glutamina este sintetizată din acid glutamic sub acțiunea enzimei glutamin sintetază, iar asparagina este sintetizată din acid aspartic cu participarea asparagin sintetazei:

Astfel, amoniacul este eliminat în multe organe (creier, retină, rinichi, ficat, mușchi). Amidele acizilor glutamic și aspartic se pot forma și atunci când acești aminoacizi se află în structura proteinei, adică nu numai aminoacidul liber, ci și proteinele din care fac parte, pot fi acceptoare de amoniac. Asparagina și glutamina sunt livrate la ficat și utilizate în sinteza ureei. Amoniacul este transportat la ficat prin alanină (ciclul glucoză-alanină). Acest ciclu asigură transferul grupelor amino de la mușchii scheletici la ficat, unde sunt transformate în uree, iar mușchii care lucrează primesc glucoză. În ficat, glucoza este sintetizată din scheletul de carbon al alaninei. În mușchii care lucrează, acidul glutamic se formează din acidul α-cetoglutaric, care apoi transferă gruparea amină - NH 2 la acidul piruvic, rezultând sinteza alaninei - un aminoacid neutru. Schematic, ciclul indicat arată astfel:

Acid glutamic + acid piruvic ↔

↔ acid α-cetoglutaric + alanină

Orez. 10.1. Ciclul glucoză-alanină.

Acest ciclu îndeplinește două funcții: 1) transferă grupele amino din mușchii scheletici la ficat, unde sunt transformate în uree;

2) furnizează mușchilor care lucrează cu glucoză furnizată cu sângele din ficat, unde scheletul de carbon al alaninei este folosit pentru formarea acesteia.

Formarea ureei– calea principală de neutralizare a amoniacului. Acest proces a fost studiat în laboratorul lui I.P. S-a demonstrat că ureea este sintetizată în ficat din amoniac, CO 2 și apă.

Ureea este excretată prin urină ca principal produs final al metabolismului proteinelor și aminoacizilor. Ureea reprezintă până la 80-85% din azotul total din urină. Principalul loc de sinteza a ureei în organism este ficatul. S-a dovedit acum că sinteza ureei are loc în mai multe etape.

Etapa 1 - formarea carbamoil fosfat are loc în mitocondrii sub acțiunea enzimei carbamoil fosfat sintetaza:

În etapa următoare, citrulina este sintetizată cu participarea ornitinei:

Citrulina trece din mitocondrie în citosolul celulelor hepatice. După aceasta, o a doua grupare amino este introdusă în ciclu sub formă de acid aspartic. Condensarea moleculelor de citrulină și acid aspartic are loc pentru a forma acid arginină-succinic.

Citrulina aspartic arginina-succinic

acid acid

Acidul arginina-succinic este descompus în arginină și acid fumaric.

Sub acțiunea arginazei, arginina este hidrolizată pentru a forma uree și ornitină. Ulterior, ornitina intră în mitocondrii și poate fi inclusă într-un nou ciclu de neutralizare a amoniacului, iar ureea este excretată în urină.

Astfel, în sinteza unei molecule de uree sunt neutralizate două molecule de NH 3 și CO 2 (HCO 3), care joacă, de asemenea, un rol în menținerea pH-ului. Pentru sinteza unei molecule de uree se consumă 3 molecule de ATP, dintre care două în sinteza carbamoil fosfatului, una pentru formarea acidului arginină-succinic; acidul fumaric poate fi transformat în acizi malic și oxaloacetic (ciclul Krebs), iar acesta din urmă, ca urmare a transaminării sau aminării reductive, poate fi transformat în acid aspartic. O parte din azotul aminoacizilor este excretat din organism sub formă de creatinină, care se formează din creatină și creatină fosfat.

Din azotul total din urină, ureea reprezintă până la 80-90%, sărurile de amoniu - 6%. În cazul hrănirii în exces cu proteine, proporția de azot ureic crește, iar cu hrănirea insuficientă cu proteine ​​scade la 60%.

La păsări și reptile, amoniacul este neutralizat prin formarea acidului uric. Dejecțiile de păsări din fermele de păsări sunt o sursă de îngrășământ care conține azot (acid uric).

Procese redox care implică aminoacizi.

Aceste procese au loc în organismele plantelor și animalelor. Există compuși care sunt capabili fie să elibereze hidrogen, fie să-l absoarbă (atașându-l). În timpul oxidării biologice, doi atomi de hidrogen sunt îndepărtați, iar în timpul reducerii biologice, se adaugă două volume de hidrogen. Să ne uităm la asta folosind cisteina și cistina ca exemplu.

HS NH2OH -2H S NH2OH

HS NH2OH +2H S NH2OH

CH 2 - CH - C = O CH 2 - CH - C = O

cisteină cistina

forma redusa forma oxidata

Două molecule de cistină, pierzând doi atomi de hidrogen, formează o formă oxidată - cisteină. Acest proces este reversibil când se adaugă doi atomi de hidrogen la cistina, se formează cisteină - forma redusă. Procesul redox se desfășoară în mod similar în exemplul glutationului tripeptidic, care constă din trei aminoacizi: glutamic, glicină și cisteină.

O = C - NH - CH - CH 2 - SH O = C - NH - CH - CH 2 - S - S - CH 2 - CH - NH - C = O

CH2C = O -2H CH2C = O C = O CH2

CH2NH +2H CH2NH NH CH2

CH - NH 2 CH 2 glicină CH - NH 2 CH 2 CH 2 CH - NH 2

C=O C=O C=O C=O C=O C=O

OH OH OH OH OH OH

(2 molecule)

tripeptidă formă redusă hexapeptidă - formă oxidată

În timpul oxidării, 2 atomi de hidrogen sunt despărțiți și două molecule de glutation sunt combinate, iar tripeptida se transformă într-o hexapeptidă, adică este oxidată.

Toate reacții chimice poate fi împărțit în două tipuri. Prima dintre ele include reacții care au loc fără modificarea stării de oxidare a atomilor care alcătuiesc substanțele care reacţionează, de exemplu: = = După cum puteți vedea...

Tipuri de reacții chimice, utilizarea lor în industrie

Este greu de supraestimat importanța metalelor pentru economia națională, iar producția de metale din minereuri se bazează și pe reacții redox. Minereurile constau de obicei din oxigen sau compuși ai sulfului...

Cinetica reacțiilor fotochimice

Moleculele unei substanțe care reacţionează sub influența luminii intră de obicei într-o stare excitată electronic...

Cinetica reacțiilor chimice

Procesele redox sunt printre cele mai comune reacții chimice și sunt de mare importanță în teorie și practică. Oxido-reducerea este unul dintre cele mai importante procese din natură. Suflare...

Reacții chimice oscilatorii

Există numeroase criterii de clasificare a reacțiilor chimice. Unul dintre cele mai importante este un semn al modificărilor stărilor de oxidare ale elementelor. În funcție de dacă stările de oxidare ale elementelor se schimbă sau rămân...

Lumea sărurilor

Deoarece sărurile constau din ioni metalici și un reziduu acid, reacțiile lor redox pot fi împărțite în două grupe: reacții datorate ionului metalic și reacții datorate reziduului acid...

Reactie redox

Reacții redox, reacții chimice însoțite de o modificare a numărului de oxidare al atomilor. Inițial (din momentul introducerii în chimie a teoriei arderii oxigenului de către A. Lavoisier, sfârșitul secolului al XVIII-lea...

Experimentul 1. Dacă atingeți o grămadă de cristale portocalii-roșu de dicromat de amoniu (NH4)2Cr2O7 cu un chibrit care arde, se va întâmpla ceva remarcabil: un mic „vulcan” va „erupe”...

Reacții redox

Experimentul 1. Când se adaugă la glucoză o soluție de permanganat de potasiu acidulat cu acid sulfuric...

Reacții redox

Toate procesele din natura vie sunt însoțite de transformarea energiei și tranzițiile acesteia de la o formă la alta. Pe parcursul unei zile, un adult consumă aproximativ 10 milioane J de energie...

Determinarea conținutului de azot în oțel

Acest paragraf descrie procesele care au loc în unitatea pneumatică în timpul procesului de măsurare. Debitul de măsurare. După care...

Bazele Chimiei

1. Scopul muncii: Formarea deprinderilor în elaborarea ecuațiilor reacțiilor redox, calcularea maselor echivalente a unui agent oxidant și a unui agent reducător, determinarea direcției de curgere a reacțiilor redox. 2...

Calculul principalilor indicatori de extracție în sistemul lichid-lichid

Separarea substanțelor în timpul procesului de extracție se bazează pe diferența de distribuție între două lichide nemiscibile. In cel mai simplu caz...

Proprietăți chimice staniu și compușii săi

O măsură a capacității redox a substanțelor este potențialul lor redox (electrod) (o)...

Chimia lui Karen

Rearanjamentele radicale ale monoterpenoidelor din seria carane apar, de regulă, în timpul reacțiilor fotochimice. Transformările fotochimice ale unor astfel de compuși sunt descrise suficient de detaliat în recenzia 12...

Cea mai mare parte a energiei metabolice produsă în țesuturi provine din oxidarea carbohidraților și triacilglicerolilor; la un bărbat adult, până la 90% din toate nevoile energetice sunt satisfăcute din aceste două surse. Restul energiei (în funcție de dietă de la 10 la 15%) provine din oxidarea aminoacizilor.

Deși rolul aminoacizilor în organism este determinat în primul rând de faptul că aceștia servesc ca blocuri de construcție pentru biosinteza proteinelor, în anumite condiții pot suferi și descompunerea oxidativă. Acest lucru este posibil în trei cazuri. 1) Dacă aminoacizii eliberați în timpul schimbului de proteine ​​​​dinamic normal nu sunt utilizați pentru sinteza de noi proteine, atunci aceștia suferă clivaj oxidativ. 2) Dacă organismul primește mai mulți aminoacizi din alimente decât are nevoie pentru sinteza proteinelor, atunci cantitatea în exces este descompusă deoarece aminoacizii nu sunt stocați în organism. 3) În timpul postului sau al diabetului zaharat, i.e. când nu există carbohidrați sau când utilizarea lor este afectată, proteinele sunt folosite drept combustibil. În toate aceste situații, aminoacizii își pierd grupările amino și sunt transformați în -cetoacizii corespunzători, care sunt apoi oxidați în apă; O parte din această oxidare are loc prin ciclul acidului citric.

În acest capitol, ne vom familiariza cu căile metabolice prin care are loc descompunerea oxidativă a douăzeci de aminoacizi comuni care alcătuiesc proteinele. Învățăm și asta tipuri diferite La animale, amoniacul divizat de aminoacizi este excretat din organism sub diferite forme chimice.

19.1. Transferul grupărilor a-amino este catalizat de transaminaze

Grupările amino a douăzeci de α-aminoacizi obișnuiți găsite în proteine ​​sunt scindate în timpul uneia dintre etapele de descompunere oxidativă a aminoacizilor. Dacă aceste grupări amino nu sunt refolosite pentru sinteza de noi aminoacizi sau alți compuși care conțin azot, atunci ele sunt colectate într-o singură formă, în cele din urmă transformate într-un produs final comun și în această formă sunt excretate din organism. La oameni și la majoritatea celorlalte vertebrate terestre, acest produs final este ureea. Eliminarea grupărilor α-amino din majoritatea L-aminoacizilor este catalizată de enzime numite transaminaze sau aminotransferaze. Astfel de reacții enzimatice transaminare, gruparea -amino este transferată de la aminoacid la atomul de carbon al -cetoglutaratului, rezultând formarea unui analog -ceto al aminoacidului original și -glutamat, care este produsul de aminare al -cetoglutaratului (Fig. 19-1).

Orez. 19-1. Reacția de transaminare. Gruparea amino transferată este evidențiată cu roșu. În majoritatea reacțiilor de transaminare, β-cetoglutaratul servește ca acceptor de grupare amino.

Rețineți că dezaminarea reală, de ex. pierderea grupărilor amino nu are loc în astfel de reacții, deoarece dezaminarea -aminoacidului este însoțită de aminarea -cetoglutaratului. Semnificația transaminării este funcția sa de colector, cu alte cuvinte, faptul că grupările amino din mulți aminoacizi diferiți sunt colectate într-o singură formă sub formă de acid -glutamic. Astfel, catabolismul diferiților aminoacizi duce în cele din urmă la un singur produs.

Majoritatea transaminazelor prezintă specificitate pentru acceptorul grupării amino: p-cetoglutaratul servește ca un astfel de acceptor în reacția de mai sus. Transaminazele sunt mai puțin specifice pentru un alt substrat, adică. aminoacidul care joacă rolul de donator de grupări amino. Mai jos sunt câteva reacții în care sunt implicate cele mai importante transaminaze (denumirea enzimelor indică aminoacidul care joacă rolul de donor de grupări amino):

Deci, acceptorul comun care acceptă gruparea amino din majoritatea aminoacizilor este -ketoglutaratul. Glutamatul rezultat servește la direcționarea grupărilor amino către anumite căi de biosinteză (Capitolul 22) și la secvența finală a reacțiilor prin care se formează produșii metabolismului azotului, care sunt apoi excretați din organism. Reacțiile catalizate de transaminaze sunt ușor reversibile deoarece constantele lor de echilibru sunt apropiate de 1,0. Aceasta înseamnă că valoarea pentru astfel de reacții este aproape de zero (Secțiunea 14.3).

Toate transaminazele au un grup protetic strâns legat, iar mecanismul lor de acțiune este același. Grupul protetic al transaminazelor este piridoxal fosfat, un derivat al piridoxinei sau al vitaminei (secțiunea 10.8). Fosfatul de piridoxal acționează ca un transportor intermediar al grupării amino în locul activ al transaminazelor (Fig. 19-2).

Orez. 19-2. Grupul protetic al transaminazelor. Fosfatul de pirodoxal și forma sa aminată, fosfatul de piridoxamină (B), sunt coenzime transaminaze strâns legate. Grupurile funcționale de care depinde acțiunea lor sunt afișate pe un fundal roșu. B. Piridoxal fosfat joacă rolul de transportator intermediar al grupărilor amino în timpul acțiunii transaminazelor. E reprezintă aici proteina enzimatică, iar A reprezintă fosfatul piridoxal strâns legat. Transaminazele catalizează reacțiile bimoleculare care apar printr-un mecanism de ping-pong. Primul substrat, după ce și-a donat gruparea amino, părăsește enzima sub formă de -cetoacid înainte ca cel de-al doilea să se alăture enzimei

În timpul ciclului catalitic, suferă tranziții reversibile între o formă de aldehidă (fosfat de piridoxal), capabilă să atașeze grupări amino, și o formă aminată (fosfat de piridoxamină), capabilă să transfere grupările amino la -cetoglutarat. Astfel, această grupare protetică acționează ca un transfer reversibil al grupărilor amino de la -aminoacid la -cetoglutarat (Figura 19-2). Transaminazele sunt un exemplu clasic de enzime care catalizează reacțiile bimoleculare care au loc printr-un mecanism „ping-pong” (Secțiunea 9.8). În astfel de reacții, primul substrat trebuie să părăsească locul activ al enzimei înainte ca al doilea substrat să se poată atașa de acesta. În primul rând, un aminoacid care vine se leagă de centrul activ al enzimei, donează gruparea sa amino la fosfatul de piridoxal și părăsește centrul activ sub forma unui -cetoacid. Apoi α-cetoacidul de intrare se leagă de situsul activ; acceptă gruparea amino din fosfatul de piridoxamină și este separată de locul activ, acum sub formă de aminoacid.

În fig. 19-3 arată că gruparea carbonil a fosfatului de piridoxal asociată cu enzima interacționează cu gruparea -amino a aminoacidului de intrare, rezultând formarea unui produs intermediar, care este un compus covalent - o bază Schiff.

Orez. 19-3. Schemă care explică acțiunea fosfatului de piridoxal în transaminaze. Gruparea amino a α-aminoacidului (A) primit interacționează cu gruparea carbonil a fosfatului de piridoxal, care este strâns legată de enzimă. În acest caz, se formează o bază Schiff (B) ca produs intermediar, care trece apoi în forma sa tautomeră (C). Acesta din urmă este hidrolizat pentru a forma α-cetoacidul corespunzător, care este îndepărtat, în timp ce gruparea amino rămâne legată covalent de transaminază sub formă de fosfat de piridoxamină (D). Deoarece aceste reacții sunt reversibile, forma aminată a transaminazei își transferă apoi gruparea amino către cea care vine, rezultând formarea unui nou aminoacid.

Apoi are loc o schimbare a dublei legături și eliminarea hidrolitică a scheletului de carbon al aminoacidului; în timp ce gruparea sa amino rămâne legată covalent de gruparea protetică sub formă de fosfat de piridoxamină. Fosfatul de piridoxamină formează acum o bază Schiff cu cetoglutaratul de intrare, la care este transferată gruparea amino; transferul are loc, în esență, prin inversarea acelor reacții în care s-a format piridoxamină fosfat.

În medicină, determinarea alanin transaminazei și aspartat transaminazei în serul sanguin este o metodă importantă pentru diagnosticarea și evaluarea rezultatelor tratamentului în infarctul miocardic. Aceeași metodă este folosită și pentru a detecta efectele toxice ale anumitor reactivi chimici (Anexa 19-1).