Реферат: Общие пути обмена аминокислот. Пути обезвреживания аммиака в организме
Министерствоздравоохранения Российской Федерации
Саратовский Государственный Медицинский Университет
Кафедра биохимии
Реферат на тему
Общие пути обменааминокислот.
Пути обезвреживанияаммиака в организме
Работу выполнила
студентка 12 группы
II курса пед/ф-та
Пасько С.П..
Саратов2004
Промежуточный обменаминокислот в тканях.
Промежуточный метаболизм аминокислотбелковых молекул, как и других питательных веществ в организме, включаеткатаболические (распад до конечных продуктов) и анаболические (биосинтезаминокислот) процессы, а также ряд других специфических превращений,сопровождающихся образованием биологически активных веществ. Условнопромежуточный метаболизм аминокислот можно разделить на общие пути обмена ииндивидуальные превращения отдельных аминокислот.
Общие пути обменааминокислот.
Общие пути превращения аминокислотвключают реакции дезаминирования, трансаминирования, декарбоксилирования,биосинтеза и рацемизации. Реакции рацемизации характерны только длямикроорганизмов, физиологическая роль которой заключается в синтезе D-изомероваминокислот для построения клеточной оболочки.
· Дезаминирование ( отщеплениеаминогруппы) – существует четыре типа реакций, катализируемых своимиферментами:
1. Восстановительноедезаминорование ( +2H+)
2. Гидролитическоедезаминированиие (+H2О)
3. Внутримолекулярноедезаминирование
4. Окислительноедезаминирование (+1/2 О2)
Во всех случаях NH2 — группааминокислоты высвобождается в виде аммиака. Помимо аммиака продуктамидезаминирования являются жирные кислоты, окикислоты и кетокислоты. Для животныхтканей, растений и большинства микроорганизмов преобладающим типом реакцийявляется окислительное дезаминирование аминокислот, за исключением гистидина,который подвергается внутримолекулярному дезаминированию.
Кроме перечисленных четырех типов реакций икатализирующих их ферментов в животных тканях и печени человека открыты такжетри специфических фермента (серин- и треониндегидратазы и цистатионин-γ-лиаза), катализирующих неокислительное дезаминирование серина, треонина ицистеина. Они требуют присутствия пиридоксаль-фосфата в качестве кофермента.Конечными продуктами реакции являются пируват и α- кетобутират, аммиак исероводород.
· Трансаминирование–реакции межмолекулярного переноса аминогруппы (NH2) от аминокислотына α-кетокислоту без промежуточного образования аммиака (глутамат+ пируват=
α-кетоглутарат + аланин). Впервые этиреакции были открыты в 1937г. А.Е. Браунштейном и М.Г. Крицман. Реакциитрансаминирования являются обратимыми и универсальными для всех живыхорганизмов, они протекают при участии специфических ферментов – аминотрансфераз(трансамниназ). Теоретически реакции возможны между любой амино- икетокислотой, но наиболее интенсивно они протекают, если один из партнеровпредставлен дикарбоновой амино- или кетокислотой. В переносе амниогруппыактивное участие принимает кофермет трансминаз – пиридоксальфосфат (производноевитамина В6). Для реакций трансаминирования характерен общиймеханизм. 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 — отщеплениекарбоксильной группы в виде СО2, образующиеся продукты реакцииназываются биогенными аминами, они оказывают сильное фармакологическое действиена множество функций. Эти реакции являются необратимыми, они катализируютяспецифическими ферментами – декарбоксилазами аминокмлот- которые в качествекофермента содержат пиридоксальфосфат ( кроме гистидиндекарбоксилазы иаденозилдекарбоксилазы – содержат остаток пировиноградной кислоты в качествекофермента). В живых организмах открыты четыре типа декарбоксилированияаминокислот.
1. α-декарбоксилирование– характерно для тканей животных: от аминокислот отщепляется соседняя отα-углеродного атома карбоксильная группа.
2. ω-декарбоксилирование-свойственно микроорганизмам
3. декарбоксилирование,связанное с реакцией трансаминирования. Образуется альдегид и новаяаминокислота, соответствующая исходной кетокислоте.
4. Декарбоксилирование,связанное с реакцией конденсацией двух молекул:
Обезвреживаниеаммиака в организме.
В организме человека подвергается распадуоколо 70г аминокислот в сутки: при этом освобождается большое количествоаммиака, являющегося высокотоксичным соединением. Поэтому крнцентрация аммиакадолжна сохраняться на низком уровне (в норме уровень его не превышает 60мкмоль/л). Концентрация аммиака 3 ммоль/л является летальной.
Одним из путей связывания и обезвреживанияаммиака в мозге, сетчатке, почках и мышцах, является биосинтез глутамина( и,возможно, аспарагина). Поскольку глутамин и аспарагин с мочой выделяются внебольших количествах, было высказано предположение, что они выполняют скореетранспортную функцию переноса аммиака в нетоксичной форме.
Часть аммиака легко связывается с α-кетоглутаровой кислотой благодаря обратимости глутаматдегидрогеназнойреакции; при синтезе глутамина связывается ещё 1 молекула, т.о. нейтрализуютсядве молекулы аммиака:
Орнитиновый цикл мочевинообразования.
Основным механизмом обезвреживания аммиакав организме является биосинтез мочевины (в основном, в печени).Она выводится смочой в качестве главного конечного продукта белкового, соответственноаминокислотного, обмена. На долю мочевины приходится до 80-85% всего азотамочи. Реакции синтеза мочевины, представлены в виде цикла, получившего название орнитинового цикла мочевинообразования Кребса.
· Напервом этапе синтезируется макроэргическое соединение карбамоилфосфат– это метаболически 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:
На следующей стадии цитруллин превращаетсяв аргинин в результате двух последовательно протекающих реакций. Первая изних, энергозависимая, сводится к конденсации цитруллина и аспаргиновой кислотыс образованием аргининосукцината ( эту реакцию катализируетаргининосукцинат-синтетаза). Аргининсукцинат распадается во второйреакции на аргинин и фумарат поддействием аргининосукцинат-лиазы.
На последнем этапе аргинин расщепляется намочевину и орнитин под действием аргиназы. Суммарная реакция синтеза мочевиныбез учёта промежуточных продуктов:
Это энергетически выгодная реакция, поэтомупроцесс всегда протекает в направлении синтеза мочевины.
В состоянии азотистого равновесия организмчеловека потребляет и соответственно выделяет примерно 15 г азота в сутки; изэкскретируемого с мочой количества азота на долю мочевины приходится около 85%, креатинина-около 5%, аммонийных солей – 3%, мочевой кислоты-1% и на другиеформы-около 6%.
Типы азотистого обмена. А м м о н и о т ел и ч е с к и й т и п , при котором главным конечным продуктом азотистогообмена является аммиак, свойствен рыбам. У р е о т е л и ч е с к и й т и п обмена — основным конечным продуктом обмена белков является мочевина,характерен для человека и животных. У р и к о т е л и ч е с к и й т и п — главным конечным продуктом обмена является мочевая кислота, характерен для птици рептилий.