Реферат: Общие пути обмена аминокислот. Пути обезвреживания аммиака в организме
Реферат выполнила студентка 12 группы IIкурса пед/ф-та Пасько С.П..
Саратовский Государственный Медицинский Университет
Кафедра биохимии
Саратов 2004
Промежуточный обмен аминокислот в тканях.
Промежуточныйметаболизм аминокислот белковых молекул, как и других питательных веществ ворганизме, включает катаболические (распад до конечных продуктов) ианаболические (биосинтез аминокислот) процессы, а также ряд другихспецифических превращений, сопровождающихся образованием биологически активныхвеществ. Условно промежуточный метаболизм аминокислот можно разделить на общиепути обмена и индивидуальные превращения отдельных аминокислот.
Общие пути обмена аминокислот.
Общиепути превращения аминокислот включают реакции дезаминирования,трансаминирования, декарбоксилирования, биосинтеза и рацемизации. Реакциирацемизации характерны только для микроорганизмов, физиологическая роль которойзаключается в синтезе D-изомеров аминокислот дляпостроения клеточной оболочки.
Дезаминирование( отщепление аминогруппы) – существует четыре типа реакций, катализируемыхсвоими ферментами:
Восстановительноедезаминорование ( +2H+)
Гидролитическоедезаминированиие (+H2О)
Внутримолекулярноедезаминирование
Окислительноедезаминирование (+1/2 О2)
Вовсех случаях NH2 — группа аминокислотывысвобождается в виде аммиака. Помимо аммиака продуктами дезаминированияявляются жирные кислоты, окикислоты и кетокислоты. Для животных тканей,растений и большинства микроорганизмов преобладающим типом реакций являетсяокислительное дезаминирование аминокислот, за исключением гистидина, которыйподвергается внутримолекулярному дезаминированию.
Кромеперечисленных четырех типов реакций и катализирующих их ферментов в животныхтканях и печени человека открыты также три специфических фермента (серин- итреониндегидратазы и цистатионин-γ- лиаза), катализирующих неокислительноедезаминирование серина, треонина и цистеина. Они требуют присутствияпиридоксаль-фосфата в качестве кофермента. Конечными продуктами реакцииявляются пируват и α- кетобутират, аммиак и сероводород.
Трансаминирование– реакции межмолекулярного переноса аминогруппы (NH2)от аминокислоты на α-кетокислоту без промежуточного образования аммиака(глутамат+ пируват =
α-кетоглутарат+ аланин). Впервые эти реакции были открыты в 1937г. А.Е. Браунштейном и М.Г.Крицман. Реакции трансаминирования являются обратимыми и универсальными длявсех живых организмов, они протекают при участии специфических ферментов –аминотрансфераз (трансамниназ). Теоретически реакции возможны между любойамино- и кетокислотой, но наиболее интенсивно они протекают, если один изпартнеров представлен дикарбоновой амино- или кетокислотой. В переносеамниогруппы активное участие принимает кофермет трансминаз – пиридоксальфосфат(производное витамина В6). Для реакций трансаминирования характеренобщий механизм. Ферменты реакции катализируют перенос аминогруппы не на α-кетокислоту, а на кофермент; образовавшееся промежуточное соединение (шиффовооснование) подвергается внутримолекулярным превращениям, приводящим косвобождению α-кетокислоты и пиридоксамнофосфата. Последний на втолройстадии реагирует с любой другой α-кетокислотой, что через те же стадииприводит к синтезу новой аминокислоты и пиридоксальфосфата.
Декарбоксилирование- отщепление карбоксильной группы в виде СО2, образующиеся продуктыреакции называются биогенными аминами, они оказывают сильное фармакологическоедействие на множество функций. Эти реакции являются необратимыми, оникатализируютя специфическими ферментами – декарбоксилазами аминокмлот- которыев качестве кофермента содержат пиридоксальфосфат ( кроме гистидиндекарбоксилазыи аденозилдекарбоксилазы – содержат остаток пировиноградной кислоты в качествекофермента). В живых организмах открыты четыре типа декарбоксилированияаминокислот.
α-декарбоксилирование– характерно для тканей животных: от аминокислот отщепляется соседняя отα-углеродного атома карбоксильная группа.
ω-декарбоксилирование-свойственно микроорганизмам
декарбоксилирование,связанное с реакцией трансаминирования. Образуется альдегид и новаяаминокислота, соответствующая исходной кетокислоте.
Декарбоксилирование,связанное с реакцией конденсацией двух молекул:
Обезвреживание аммиака в организме.
Ворганизме человека подвергается распаду около 70г аминокислот в сутки: при этомосвобождается большое количество аммиака, являющегося высокотоксичнымсоединением. Поэтому крнцентрация аммиака должна сохраняться на низком уровне(в норме уровень его не превышает 60 мкмоль/л). Концентрация аммиака 3 ммоль/лявляется летальной.
Однимиз путей связывания и обезвреживания аммиака в мозге, сетчатке, почках имышцах, является биосинтез глутамина( и, возможно, аспарагина). Посколькуглутамин и аспарагин с мочой выделяются в небольших количествах, было высказанопредположение, что они выполняют скорее транспортную функцию переноса аммиака внетоксичной форме.
Частьаммиака легко связывается с α-кетоглутаровой кислотой благодаря обратимостиглутаматдегидрогеназной реакции; при синтезе глутамина связывается ещё 1молекула, т.о. нейтрализуются две молекулы аммиака:
Орнитиновый цикл мочевинообразования.
Основныммеханизмом обезвреживания аммиака в организме является биосинтез мочевины (восновном, в печени).Она выводится с мочой в качестве главного конечного продуктабелкового, соответственно аминокислотного, обмена. На долю мочевины приходитсядо 80-85% всего азота мочи. Реакции синтеза мочевины, представлены в видецикла, получившего название орнитинового цикла мочевинообразования Кребса.
Напервом этапе синтезируется макроэргическое соединение карбамоилфосфат – этометаболически активная форма аммиака, используемая в качестве исходногопродукта для синтеза ряда других азотистых соединений.
Навтором этапе цикла мочевинообразования происходит конденсация карбамоилфосфатаи орнитина с образованием
цитруллина;реакцию катализирует орнитинкарбамоилтрансфераза:
Наследующей стадии цитруллин превращается в аргинин в результате двух последовательнопротекающих реакций. Первая из них, энергозависимая, сводится к конденсациицитруллина и аспаргиновой кислоты с образованием аргининосукцината ( этуреакцию катализирует аргининосукцинат-синтетаза). Аргининсукцинат распадаетсяво второй реакции на аргинин и фумарат поддействием аргининосукцинат-лиазы.
Напоследнем этапе аргинин расщепляется на мочевину и орнитин под действиемаргиназы. Суммарная реакция синтеза мочевины без учёта промежуточных продуктов:
Этоэнергетически выгодная реакция, поэтому процесс всегда протекает в направлениисинтеза мочевины.
Всостоянии азотистого равновесия организм человека потребляет и соответственновыделяет примерно 15 г азота в сутки; из экскретируемого с мочой количестваазота на долю мочевины приходится около 85%, креатинина-около 5%, аммонийныхсолей – 3%, мочевой кислоты-1% и на другие формы-около 6%.
Типыазотистого обмена. А м м о н и о т е л и ч е с к и й т и п, при которомглавным конечным продуктом азотистого обмена является аммиак, свойствен рыбам. Ур е о т е л и ч е с к и й т и п обмена — основным конечным продуктом обменабелков является мочевина, характерен для человека и животных. У р и к о т е л ич е с к и й т и п — главным конечным продуктом обмена является мочевая кислота,характерен для птиц и рептилий.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.monax.ru