Huvuddelen av aminosyrorna som bildas i tarmarna från proteiner kommer in i blodet (95%) och en liten del - in i lymfan. Genom portvenen kommer aminosyror in i levern, där de spenderas på biosyntesen av olika specifika proteiner (albumin, globuliner, fibrinogen). Andra aminosyror transporteras av blodomloppet till alla organ och vävnader och transporteras in i celler, där de används för biosyntes av proteiner.

Oanvända aminosyror oxideras till slutliga metaboliska produkter. Processen för nedbrytning av vävnadsproteiner katalyseras av vävnadsenzymer - proteinaser - katepsiner (ofta kallade vävnadsproteaser).

Förhållandet mellan aminosyror i proteiner som bryts ner och syntetiseras är olika, så en del av de fria aminosyrorna måste omvandlas till andra aminosyror eller oxideras till enkla föreningar och utsöndras från kroppen.

Så i kroppen finns det en intracellulär reserv av aminosyror, som till stor del fylls på på grund av processerna för omvandling av aminosyror, proteinhydrolys, syntes av aminosyror och deras intag från den extracellulära vätskan. Samtidigt, på grund av proteinsyntes och andra reaktioner (bildning av urea, puriner, etc.), avlägsnas fria aminosyror ständigt från den extracellulära vätskan.

Vägar för aminosyrametabolism i vävnader.

De olika vägarna för aminosyrametabolism är baserade på tre typer av reaktioner: vid amin- och karboxylgrupperna och vid sidokedjan. Reaktioner som involverar amingruppen inkluderar processer deaminering, transaminering, aminering, efter karboxylgrupp - dekarboxylering. Den kvävefria delen av kolskelettet av aminosyror genomgår olika omvandlingar för att bilda föreningar, som sedan kan inkluderas i Krebs-cykeln för vidare oxidation.

Vägarna för intracellulär transformation av aminosyror är komplexa och korsar många andra metaboliska reaktioner, som ett resultat av vilka mellanprodukter av aminosyrametabolism kan fungera som nödvändiga prekursorer för syntesen av olika cellkomponenter och vara biologiskt aktiva substanser.

Aminosyrakatabolism hos däggdjur (och människor) sker främst i levern och något mindre i njurarna.

Deaminering av aminosyror.

Kärnan i deaminering är nedbrytningen av aminosyror under inverkan av enzymer till ammoniak och en kvävefri rest (fettsyror, hydroxisyror, ketosyror). Deaminering kan ske i form av reduktiva, hydrolytiska, oxidativa och intramolekylära processer. De två sista typerna dominerar hos människor och djur.

Oxidativ deaminering är uppdelad i två steg. Det första steget är enzymatiskt, det slutar med bildandet av en instabil mellanprodukt - iminosyra ( karboxylsyror innehållande en iminogrupp (=NH), som i det andra steget spontant sönderdelas i närvaro av vatten till ammoniak och alfa-ketosyra. Enzymer som katalyserar denna process innehåller ( organisk förening icke-proteinnatur) NAD (nikotinamidadenindinukleotid) eller FAD (flavinadenindinukleotid).

Den mest aktiva processen i människokroppen är deaminering glutaminsyra under inverkan av enzymet glutamatdehydrogenas, som finns i mitokondrierna i celler i alla vävnader. Som ett resultat av denna process bildas alfa-ketoglutarsyra, som är involverad i många metaboliska processer.

Transaminering (transaminering) av aminosyror.

En förutsättning för transaminering är deltagandet av dikarboxylaminosyror (glutaminsyra och asparaginsyra), som i form av sina motsvarande ketosyror - alfa-ketoglutarsyra och oxaloättiksyror - kan interagera med alla aminosyror, med undantag av lysin, treonin och arginin .

Under transaminering överförs aminogruppen direkt från aminosyran till ketosyran, och ketogruppen överförs från ketosyran till aminosyran utan att frigöra ammoniak. Denna process sker i flera steg. Reaktionen katalyseras av enzymer som tillhör klassen av transferaser, deras protesgrupp är fosfopyridoxal fosforester av vitamin B 6. Transamineringsprocessen är utbredd i levande natur. Dess funktion är enkel reversibilitet.

Transamineringsreaktioner spelar en viktig roll i metabolismen. Sådana viktiga processer som biosyntesen av många icke-essentiella aminosyror från deras motsvarande ketosyror, nedbrytningen av aminosyror och kombinationen av kolhydrat- och aminosyrametabolismvägar beror på dem, när aminosyran alanin kan bildas från nedbrytningen produkter av glukos, till exempel pyrodruvsyra, och vice versa.

Reduktiv aminering.

Denna process är motsatsen till deaminering. Det säkerställer bindningen av ammoniak med ketosyror för att bilda motsvarande aminosyror. Reduktiv aminering katalyseras av ett välfungerande enzymsystem som aminerar alfa-ketoglutarsyra eller oxaloättiksyra för att bilda glutaminsyra eller asparaginsyra.

När ammoniak neutraliseras med oorganiska och organiska syror bildas ammoniumsalter. Denna process äger rum i njurarna. De resulterande ammoniumsalterna utsöndras från kroppen genom urin och svett.

Dekarboxylering av aminosyror.

Dekarboxyleringsprocessen katalyseras av dekarboxylaser specifika för varje aminosyra, vars protesgrupp är pyridoxalfosfat. Dessa enzymer tillhör klassen av lyaser. Dekarboxyleringsprocessen, som består av avlägsnande av CO 2 från aminosyror för att bilda aminer, kan visas i följande diagram:

Mekanismen för reaktionen av aminosyradekarboxylering, enligt den allmänna teorin om pyridoxalkatalys, reduceras till bildandet av ett pyridoxalfosfatsubstratkomplex i enzymets aktiva centrum.

På så sätt bildas tryptamin från tryptofan och serotonin från hydroxitryptofan. Histamin bildas av aminosyran histidin. Dekarboxylering av glutaminsyra ger gamma-aminosmörsyra (GABA).

Aminer som bildas av aminosyror kallas biogena aminer, eftersom de har en kraftfull biologisk effekt på kroppen. Biogena aminer uppvisar fysiologiska effekter i mycket låga koncentrationer. Således leder införandet av histamin i kroppen till expansion av kapillärer och ökad deras permeabilitet, förträngning av stora kärl, sammandragning av glatta muskler i olika organ och vävnader, ökad sekretion av saltsyra i magen. Dessutom är histamin involverad i överföringen av nervös excitation.

Serotonin ökar blodtrycket och drar ihop bronkerna; dess små doser undertrycker centralens aktivitet nervsystem, i stora doser har detta ämne en stimulerande effekt. I olika vävnader i kroppen stora mängder histamin och serotonin är i en bunden, inaktiv form. De uppvisar biologiska effekter endast i fri form.

Gamma-aminosmörsyra (GABA) ackumuleras i hjärnvävnad och är en neurohumoral inhibitor-mediator för hämning av centrala nervsystemet.

Stora koncentrationer av dessa föreningar kan utgöra ett hot mot kroppens normala funktion. Men i djurvävnader finns ett aminoxidas, som bryter ner aminer till motsvarande aldehyder, som sedan omvandlas till fettsyror och bryts ner till slutprodukter.

"Metabolism av aminosyror i vävnader" är den tredje artikeln i serien "Metabolism of proteins in the human body." Den första artikeln är " Nedbrytning av proteiner i matsmältningskanalen" Andra artikeln "

Hos människor är den huvudsakliga metoden för deaminering oxidativ deaminering. Det finns två alternativ för oxidativ deaminering: direkt Och indirekt.

Direkt oxidativ deaminering

Direkt deaminering katalyseras av ett enda enzym, vilket resulterar i bildandet av NH3 och en ketosyra. Direkt oxidativ deaminering kan ske i närvaro av syre (aerobt) och utan behov av syre (anaerobt).

1. Aerob direkt oxidativ deaminering katalyserad av D-aminosyraoxidaser ( D-oxidaser) använda som ett koenzym FLUGA och L-aminosyraoxidaser ( L-oxidaser) med koenzym FMN. Dessa enzymer finns i människokroppen, men är praktiskt taget inaktiva.

Reaktion katalyserad av D- och L-aminosyraoxidaser

2. Anaerob direkt oxidativ deaminering finns endast för glutaminsyra, endast katalyserad glutamatdehydrogenas omvandlar glutamat till a-ketoglutarat. Enzymet glutamatdehydrogenas finns i mitokondrierna i alla kroppens celler (utom muskelceller). Denna typ av deaminering är nära besläktad med aminosyror och bildar en process med den transdeaminering(se nedan).

Direkt oxidativ deamineringsreaktion
glutaminsyra

Indirekt oxidativ deaminering (transdeaminering)

Indirekt oxidativ deaminering inkluderar 2 etapper och är aktiv i alla kroppens celler.

Det första steget består av en reversibel överföring av NH 2 -gruppen från en aminosyra till en ketosyra med bildning av en ny aminosyra och en ny ketosyra med deltagande av enzymer aminotransferaser. Denna överföring kallas och dess mekanism är ganska komplex.

Används vanligtvis som en ketoacidacceptor ("ketoacid 2") i kroppen. a-ketoglutarsyra, som förvandlas till glutamat("aminosyra 2").

Transamineringsreaktionsschema

Som ett resultat av transaminering förlorar fria aminosyror a-NH2-grupper och omvandlas till motsvarande ketosyror. Därefter kataboliseras deras ketoskelett på specifika sätt och är involverat i trikarboxylsyracykeln och vävnadsandning, där det brinner till CO 2 och H 2 O.

Vid behov (som fasta) kan kolskelettet av glukogena aminosyror användas i levern för att syntetisera glukos i glukoneogenesen. I detta fall ökar antalet aminotransferaser i hepatocyten under påverkan av glukokortikoider.

Det andra steget består av eliminering av aminogruppen från aminosyra 2 - deaminering.

Därför att i kroppen är samlaren av alla aminosyraaminogrupper glutaminsyra , då endast den genomgår oxidativ deaminering med bildning av ammoniak och a-ketoglutarsyra. Detta steg genomförs glutamatdehydrogenas, som finns i mitokondrierna i alla kroppens celler, utom muskelceller.

Med tanke på det nära sambandet mellan båda stegen kallas indirekt oxidativ deaminering transdeaminering.

Schema för båda stadierna av transdeaminering

Om den direkta deamineringsreaktionen inträffar i levermitokondrierna, används ammoniak för att syntetisera urea, som sedan avlägsnas i urinen. I det renala tubulära epitelet är reaktionen nödvändig för att avlägsna ammoniak genom ammoniagenesprocessen.

Eftersom NADH används i andningskedja och α-ketoglutarat är involverat i TCA-cykelreaktionen, aktiveras reaktionen under energibrist och hämmas överskott av ATP Och NADH.

Transamineringens och transaminationens roll

Reaktioner transaminering:

• aktiveras i levern, musklerna och andra organ när en överskottsmängd av vissa aminosyror kommer in i cellen - för att optimera deras förhållande,
• säkerställa syntesen av icke-essentiella aminosyror i cellen i närvaro av deras kolskelett (ketoanalog),
• börja när användningen av aminosyror stoppas för syntes av kväveinnehållande föreningar (proteiner, kreatin, fosfolipider, purin och pyrimidinbaser) - i syfte att ytterligare katabolism av deras kvävefria rester och energiproduktion,
• nödvändigt under intracellulär svält, till exempel under hypoglykemi av olika ursprung - för användning av kvävefria aminosyrarester i lever För

Kroppen får det mesta av sin energi från oxidation av kolhydrater och neutrala fetter (upp till 90%). Resten ~ 10% beror på oxidation av aminosyror. Aminosyror används främst för proteinsyntes. Deras oxidation sker:

1) om aminosyrorna som bildas under proteinförnyelsen inte används för syntes av nya proteiner;

2) om överskott av protein kommer in i kroppen;

3) under perioder av fasta eller diabetes, när det inte finns några kolhydrater eller deras absorption är försämrad, används aminosyror som energikälla.

I alla dessa situationer förlorar aminosyror sina aminogrupper och omvandlas till motsvarande α-ketosyror, som sedan oxideras till CO 2 och H 2 O. En del av denna oxidation sker genom trikarboxylsyracykeln. Som ett resultat av deaminering och oxidation bildas pyrodruvsyra, acetyl-CoA, acetoacetyl-CoA, α-ketoglutarsyra, succinyl-CoA och fumarsyra. Vissa aminosyror kan omvandlas till glukos, medan andra kan omvandlas till ketonkroppar.

Sätt att neutralisera ammoniak i djurvävnader

Ammoniak är giftigt och dess ansamling i kroppen kan orsaka dödsfall. Det finns följande sätt att neutralisera ammoniak:

1. Syntes av ammoniumsalter.

2. Syntes av amider av dikarboxylaminosyror.

3. Ureasyntes.

Syntesen av ammoniumsalter sker i begränsad omfattning i njurarna, som en extra skyddsanordning för kroppen under acidos. Ammoniak och ketosyror används delvis för återsyntes av aminosyror och för syntes av andra kvävehaltiga ämnen. Dessutom, i njurvävnad, deltar ammoniak i processen att neutralisera organiska och oorganiska syror och bildar neutrala och sura salter med dem:

R – COOH + NH3 → R – COONH4;

H2SO4 + 2 NH3 → (NH4)2SO4;

H3PO4 + NH3 → NH4H2PO4

På detta sätt skyddar kroppen sig från förlusten av en betydande mängd katjoner (Na, K, delvis Ca, Mg) i urinen under utsöndringen av syror, vilket kan leda till en kraftig minskning av den alkaliska reserv i blodet . Mängden ammoniumsalter som utsöndras i urinen ökar markant med acidos, eftersom ammoniak används för att neutralisera syran. Ett av sätten att binda och neutralisera ammoniak är att använda den för att bilda amidbindningen av glutamin och asparagin. I detta fall syntetiseras glutamin från glutaminsyra under verkan av enzymet glutaminsyntetas, och asparagin syntetiseras från asparaginsyra med deltagande av asparaginsyntetas:

På så sätt elimineras ammoniak i många organ (hjärna, näthinna, njurar, lever, muskler). Amider av glutamin- och asparaginsyror kan också bildas när dessa aminosyror finns i proteinstrukturen, det vill säga att inte bara den fria aminosyran, utan även proteinerna som de ingår i, kan vara en ammoniakacceptor. Asparagin och glutamin levereras till levern och används i syntesen av urea. Ammoniak transporteras till levern via alanin (glukos-alanin-cykeln). Denna cykel säkerställer överföringen av aminogrupper från skelettmusklerna till levern, där de omvandlas till urea, och arbetande muskler får glukos. I levern syntetiseras glukos från kolskelettet av alanin. I arbetande muskler bildas glutaminsyra från α-ketoglutarsyra, som sedan överför amingruppen - NH 2 till pyrodruvsyra, vilket resulterar i syntesen av alanin - en neutral aminosyra. Schematiskt ser den indikerade cykeln ut så här:

Glutaminsyra + pyrodruvsyra ↔

↔ α-ketoglutarsyra + alanin

Ris. 10.1. Glukos-alanin-cykeln.

Denna cykel har två funktioner: 1) överför aminogrupper från skelettmuskler till levern, där de omvandlas till urea;

2) förser arbetande muskler med glukos som tillförs blodet från levern, där kolskelettet av alanin används för dess bildning.

Ureabildning– huvudvägen för neutralisering av ammoniak. Denna process studerades i I.P. Pavlovs laboratorium. Det har visat sig att urea syntetiseras i levern från ammoniak, CO 2 och vatten.

Urea utsöndras i urinen som den huvudsakliga slutprodukten av protein- och aminosyrametabolism. Urea står för upp till 80-85 % av det totala kvävet i urinen. Den huvudsakliga platsen för ureasyntes i kroppen är levern. Det har nu bevisats att ureasyntes sker i flera steg.

Steg 1 - bildandet av karbamoylfosfat sker i mitokondrier under verkan av enzymet karbamoylfosfatsyntetas:

I nästa steg syntetiseras citrullin med deltagande av ornitin:

Citrullin rör sig från mitokondrier till levercellers cytosol. Därefter införs en andra aminogrupp i cykeln i form av asparaginsyra. Kondensation av citrullin- och asparaginsyramolekyler sker för att bilda arginin-bärnstenssyra.

Citrullin asparaginsyra arginin-bärnstenssyra

sur syra

Arginin-bärnstenssyra bryts ner till arginin och fumarsyra.

Under inverkan av arginas hydrolyseras arginin för att bilda urea och ornitin. Därefter kommer ornitin in i mitokondrierna och kan inkluderas i en ny cykel av ammoniakneutralisering, och urea utsöndras i urinen.

Vid syntesen av en ureamolekyl neutraliseras således två molekyler av NH 3 och CO 2 (HCO 3), vilket också spelar en roll för att upprätthålla pH. För syntesen av en ureamolekyl förbrukas 3 ATP-molekyler, inklusive två i syntesen av karbamoylfosfat, en för bildning av arginin-bärnstenssyra; fumarsyra kan omvandlas till äppel- och oxaloättiksyror (Krebs-cykeln), och den senare, som ett resultat av transaminering eller reduktiv aminering, kan omvandlas till asparaginsyra. En del av aminosyran kväve utsöndras från kroppen som kreatinin, som bildas av kreatin och kreatinfosfat.

Av det totala kvävet i urinen står urea för upp till 80-90%, ammoniumsalter - 6%. Med överskott av proteinmatning ökar andelen ureakväve, och med otillräcklig proteinmatning minskar den till 60%.

Hos fåglar och reptiler neutraliseras ammoniak genom bildning av urinsyra. Fjäderfägödsel i fjäderfägårdar är en källa till kvävehaltigt gödselmedel (urinsyra).

Redoxprocesser som involverar aminosyror.

Dessa processer sker i organismer hos växter och djur. Det finns föreningar som kan antingen frigöra väte eller absorbera det (fästa det). Vid biologisk oxidation avlägsnas två väteatomer och vid biologisk reduktion tillsätts två volymer väte. Låt oss titta på detta med cystein och cystin som ett exempel.

HS NH2OH -2H S NH2OH

HS NH2OH +2H S NH2OH

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

cystein cystin

reducerad form oxiderad form

Två cystinmolekyler, som förlorar två väteatomer, bildar en oxiderad form - cystein. Denna process är reversibel; när två väteatomer läggs till cystin bildas cystein - den reducerade formen. Redoxprocessen fortskrider på liknande sätt i exemplet med tripeptiden glutation, som består av tre aminosyror: glutamin, glycin och cystein.

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 = OC = O CH2

CH2NH +2H CH2NH NH CH2

CH - NH 2 CH 2 glycin 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 molekyler)

tripeptid reducerad form hexapeptid - oxiderad form

Under oxidation delas 2 väteatomer av och två molekyler glutation kombineras och tripeptiden förvandlas till en hexapeptid, det vill säga den oxideras.

Allt kemiska reaktioner kan delas in i två typer. Den första av dessa inkluderar reaktioner som sker utan att ändra oxidationstillståndet för atomerna som utgör de reagerande ämnena, till exempel: = = Som du kan se...

Typer av kemiska reaktioner, deras användning i industrin

Det är svårt att överskatta metallers betydelse för samhällsekonomin och produktionen av metaller från malmer bygger också på redoxreaktioner. Malmer består vanligtvis av syre- eller svavelföreningar...

Kinetik för fotokemiska reaktioner

Molekyler av ett reagerande ämne under påverkan av ljus går vanligtvis in i ett elektroniskt exciterat tillstånd...

Kinetik för kemiska reaktioner

Redoxprocesser är bland de vanligaste kemiska reaktionerna och har stor betydelse i teori och praktik. Oxidationsreduktion är en av de viktigaste processerna i naturen. Andetag...

Oscillerande kemiska reaktioner

Det finns många kriterier för att klassificera kemiska reaktioner. En av de viktigaste är ett tecken på förändringar i grundämnenas oxidationstillstånd. Beroende på om grundämnenas oxidationstillstånd ändras eller förblir...

En värld av salter

Eftersom salter består av metalljoner och en sur rest, kan deras redoxreaktioner delas in i två grupper: reaktioner på grund av metalljonen och reaktioner på grund av den sura resten...

Redoxreaktion

Redoxreaktioner, kemiska reaktioner åtföljda av en förändring av oxidationstalet för atomer. Inledningsvis (från tiden för införandet av syreteorin om förbränning i kemin av A. Lavoisier, slutet av 1700-talet...

Experiment 1. Om du rör en hög med orangeröda kristaller av ammoniumdikromat (NH4)2Cr2O7 med en brinnande tändsticka kommer något anmärkningsvärt att hända: en liten "vulkan" kommer att "bryta ut"...

Redoxreaktioner

Experiment 1. När en lösning av kaliumpermanganat surgjort med svavelsyra tillsätts glukos...

Redoxreaktioner

Alla processer i den levande naturen åtföljs av omvandlingen av energi och dess övergångar från en form till en annan. Under en dag förbrukar en vuxen cirka 10 miljoner J energi...

Bestämning av kvävehalt i stål

Detta stycke beskriver de processer som sker i den pneumatiska enheten under mätprocessen. Mätning av flöde. Efter det...

Grunderna i kemi

1. Syfte med arbetet: Bildande av färdigheter i att upprätta ekvationer för redoxreaktioner, beräkna ekvivalenta massor av ett oxidationsmedel och ett reduktionsmedel, bestämma flödesriktningen för redoxreaktioner. 2...

Beräkning av de viktigaste extraktionsindikatorerna i vätske-vätskesystemet

Separationen av ämnen under extraktionsprocessen baseras på skillnaden i fördelning mellan två oblandbara vätskor. I det enklaste fallet...

Kemiska egenskaper tenn och dess föreningar

Ett mått på ämnens redoxförmåga är deras redox (elektrod) potential (o)...

Karens kemi

Radikala omarrangemang av monoterpenoider i karanserien sker som regel under fotokemiska reaktioner. De fotokemiska omvandlingarna av sådana föreningar beskrivs tillräckligt detaljerat i recensionen 12...

Det mesta av den metaboliska energin som produceras i vävnader kommer från oxidation av kolhydrater och triacylglyceroler; hos en vuxen man tillgodoses upp till 90 % av alla energibehov från dessa två källor. Resten av energin (beroende på kosten från 10 till 15%) kommer från oxidation av aminosyror.

Även om aminosyrornas roll i kroppen främst bestäms av det faktum att de fungerar som byggstenar för biosyntesen av proteiner, kan de under vissa förhållanden också genomgå oxidativ nedbrytning. Detta är möjligt i tre fall. 1) Om aminosyror som frigörs under normal dynamisk proteinomsättning inte används för syntes av nya proteiner, genomgår de oxidativ klyvning. 2) Om kroppen får mer aminosyror från maten än vad den behöver för proteinsyntesen så bryts överskottsmängden ner eftersom aminosyrorna inte lagras i kroppen. 3) Under fasta eller diabetes mellitus, d.v.s. när det inte finns några kolhydrater eller när deras utnyttjande försämras används proteiner som bränsle. I alla dessa situationer förlorar aminosyror sina aminogrupper och omvandlas till motsvarande -ketosyror, som sedan oxideras till vatten; En del av denna oxidation sker genom citronsyracykeln.

I det här kapitlet kommer vi att bli bekanta med de metaboliska vägar genom vilka den oxidativa nedbrytningen av tjugo vanliga aminosyror som utgör proteiner sker. Det lär vi oss också olika typer Hos djur utsöndras ammoniak från aminosyror från kroppen i olika kemiska former.

19.1. Överföringen av a-aminogrupper katalyseras av transaminaser

Aminogrupperna i tjugo vanliga α-aminosyror som finns i proteiner klyvs bort under ett av stadierna av oxidativ nedbrytning av aminosyror. Om dessa aminogrupper inte återanvänds för syntes av nya aminosyror eller andra kvävehaltiga föreningar, så samlas de i en form, omvandlas så småningom till en gemensam slutprodukt och utsöndras i denna form från kroppen. Hos människor och de flesta andra landlevande ryggradsdjur är denna slutprodukt urea. Elimineringen av α-aminogrupper från de flesta L-aminosyror katalyseras av enzymer som kallas transaminaser eller aminotransferaser. Sådan enzymatiska reaktioner transaminering, överförs -aminogruppen från aminosyran till -kolatomen i -ketoglutarat, vilket resulterar i bildandet av en -keto-analog av den ursprungliga aminosyran och -glutamat, som är amineringsprodukten av -ketoglutarat (Fig. 19-1).

Ris. 19-1. Transamineringsreaktion. Den överförda aminogruppen är markerad i rött. I de flesta transamineringsreaktioner fungerar a-ketoglutarat som en aminogruppsacceptor.

Observera att verklig deaminering, dvs. förlust av aminogrupper sker inte i sådana reaktioner, eftersom deamineringen av -aminosyran åtföljs av amineringen av -ketoglutarat. Betydelsen av transaminering är dess samlarfunktion, med andra ord det faktum att aminogrupper från många olika aminosyror samlas i en form i form av -glutaminsyra. Katabolismen av olika aminosyror leder alltså i slutändan till en enda produkt.

De flesta transaminaser visar specificitet för aminogruppsacceptorn: p-ketoglutarat tjänar som en sådan acceptor i ovanstående reaktion. Transaminaser är mindre specifika för ett annat substrat, dvs. aminosyran som spelar rollen som donator av aminogrupper. Nedan finns flera reaktioner där de viktigaste transaminaserna är involverade (namnet på enzymerna indikerar aminosyran som spelar rollen som donator av aminogrupper):

Så den vanliga acceptorn som accepterar aminogruppen från de flesta aminosyror är -ketoglutarat. Det resulterande -glutamatet tjänar till att styra aminogrupper till vissa biosyntetiska vägar (kapitel 22) och till den slutliga reaktionssekvensen genom vilken produkterna från kvävemetabolismen bildas, vilka sedan utsöndras från kroppen. Reaktioner katalyserade av transaminaser är lätt reversibla eftersom deras jämviktskonstanter är nära 1,0. Detta innebär att värdet för sådana reaktioner är nära noll (avsnitt 14.3).

Alla transaminaser har en tätt bunden protesgrupp, och deras verkningsmekanism är densamma. Den protetiska gruppen av transaminaser är pyridoxalfosfat, ett derivat av pyridoxin eller vitamin (avsnitt 10.8). Pyridoxalfosfat fungerar som en intermediär aminogrupptransportör i det aktiva stället för transaminaser (fig. 19-2).

Ris. 19-2. Protesgrupp av transaminaser. Pyrodoxalfosfat och dess aminerade form, pyridoxaminfosfat (B), är tätt bundna transaminaskoenzymer. De funktionella grupper som deras åtgärd beror på visas på en röd bakgrund. B. Pyridoxalfosfat spelar rollen som en mellantransportör av aminogrupper under verkan av transaminaser. E står här för enzymprotein och a står för tätt bundet pyridoxalfosfat. Transaminaser katalyserar bimolekylära reaktioner som sker via en pingismekanism. Det första substratet, som har donerat sin aminogrupp, lämnar enzymet i form av en -ketosyra innan det andra ansluter sig till enzymet

Under den katalytiska cykeln genomgår den reversibla övergångar mellan en aldehydform (pyridoxalfosfat), som kan fästa aminogrupper, och en aminerad form (pyridoxaminfosfat), som kan överföra aminogrupper till -ketoglutarat. Således fungerar denna protesgrupp som en reversibel överföring av aminogrupper från -aminosyra till -ketoglutarat (Figur 19-2). Transaminaser är ett klassiskt exempel på enzymer som katalyserar bimolekylära reaktioner som sker via en "pingpong"-mekanism (avsnitt 9.8). I sådana reaktioner måste det första substratet lämna enzymets aktiva ställe innan det andra substratet kan fästa vid det. Först binder en inkommande aminosyra till enzymets aktiva centrum, donerar sin aminogrupp till pyridoxalfosfat och lämnar det aktiva centret i form av en -ketosyra. Sedan binder den inkommande a-ketosyran till det aktiva stället; det accepterar aminogruppen från pyridoxaminfosfatet och separeras från det aktiva stället, nu i form av en aminosyra.

I fig. 19-3 visar att karbonylgruppen i pyridoxalfosfatet associerad med enzymet interagerar med -aminogruppen i den inkommande aminosyran, vilket resulterar i bildningen av en mellanprodukt, som är en kovalent förening - en Schiff-bas.

Ris. 19-3. Schema som förklarar effekten av pyridoxalfosfat i transaminaser. Aminogruppen i den inkommande α-aminosyran (A) interagerar med karbonylgruppen i pyridoxalfosfat, som är hårt bunden till enzymet. I detta fall bildas en Schiff-bas (B) som en mellanprodukt, som sedan övergår i sin tautomera form (C). Den senare hydrolyseras för att bilda motsvarande a-ketosyra, som avlägsnas, medan aminogruppen förblir kovalent bunden till transaminaset i form av pyridoxaminfosfat (D). Eftersom dessa reaktioner är reversibla överför den aminerade formen av transaminas sedan sin aminogrupp till den inkommande, vilket resulterar i bildandet av en ny aminosyra.

Sedan sker en förskjutning av dubbelbindningen och hydrolytisk klyvning av aminosyrans kolskelett; medan dess aminogrupp förblir kovalent bunden till protesgruppen i form av pyridoxaminfosfat. Pyridoxaminfosfat bildar nu en Schiff-bas med det inkommande -ketoglutaratet, till vilket aminogruppen överförs; överföringen sker i huvudsak genom att vända de reaktioner i vilka pyridoxaminfosfat bildades.

Inom medicinen är bestämning av alanintransaminas och aspartattransaminas i blodserum en viktig metod för att diagnostisera och bedöma behandlingsresultat vid hjärtinfarkt. Samma metod används också för att upptäcka de toxiska effekterna av vissa kemiska reagenser (tillägg 19-1).