Реферат: Общие пути обмена аминокислот. Пути обезвреживания аммиака

Реферат: Общие пути обмена аминокислот. Пути обезвреживания аммиака

Министерство здравоохранения Российской Федерации

Саратовский Государственный Медицинский Университет

Кафедра биохимии

Реферат на тему

Общие пути обмена аминокислот.

Пути обезвреживания аммиака в организме

Работу выполнила

студентка 12 группы

II курса пед/ф-та

Пасько С.П..

Саратов 2004

Промежуточный обмен аминокислот в тканях.

Промежуточный метаболизм аминокислот белковых молекул, как и других

питательных веществ в организме, включает катаболические (распад до конечных

продуктов) и анаболические (биосинтез аминокислот) процессы, а также ряд

других специфических превращений, сопровождающихся образованием биологически

активных веществ. Условно промежуточный метаболизм аминокислот можно

разделить на общие пути обмена и индивидуальные превращения отдельных

аминокислот.

Общие пути обмена аминокислот.

Общие пути превращения аминокислот включают реакции дезаминирования,

трансаминирования, декарбоксилирования, биосинтеза и рацемизации. Реакции

рацемизации характерны только для микроорганизмов, физиологическая роль

которой заключается в синтезе D-изомеров аминокислот для построения клеточной

оболочки.

· Дезаминирование ( отщепление аминогруппы) – существует

четыре типа реакций, катализируемых своими ферментами:

1. Восстановительное дезаминорование ( +2H+)

2. Гидролитическое дезаминированиие (+H2О)

3. Внутримолекулярное дезаминирование

4. Окислительное дезаминирование (+1/2 О2)

Во всех случаях NH2- группа аминокислоты высвобождается в

виде аммиака. Помимо аммиака продуктами дезаминирования являются

жирные кислоты, окикислоты и кетокислоты. Для животных тканей, растений и

большинства микроорганизмов преобладающим типом реакций является окислительное

дезаминирование аминокислот, за исключением гистидина, который подвергается

внутримолекулярному дезаминированию.

Кроме перечисленных четырех типов реакций и катализирующих их ферментов в

животных тканях и печени человека открыты также три специфических фермента

(серин- и треониндегидратазы и цистатионин-γ- лиаза), катализирующих

неокислительное дезаминирование серина, треонина и цистеина. Они требуют

присутствия пиридоксаль-фосфата в качестве кофермента. Конечными продуктами

реакции являются 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 для всех живых организмов, они протекают при участии

специфических ферментов – аминотрансфераз (трансамниназ). Теоретически реакции

возможны между любой амино- и кетокислотой, но наиболее интенсивно они

протекают, если один из партнеров представлен дикарбоновой амино- или

кетокислотой. В переносе амниогруппы активное участие принимает кофермет

трансминаз – пиридоксальфосфат (производное витамина В6). Для

реакций трансаминирования характерен общий механизм. Ферменты реакции

катализируют перенос аминогруппы не на α -кетокислоту, а на кофермент;

образовавшееся промежуточное соединение (шиффово основание) подвергается

внутримолекулярным превращениям, приводящим к освобождению α-кетокислоты и

пиридоксамнофосфата. Последний на втолрой стадии реагирует с любой другой

α-кетокислотой, что через те же стадии приводит к синтезу новой

аминокислоты и пиридоксальфосфата.

· Декарбоксилирование - отщепление карбоксильной группы в

виде СО2, образующиеся продукты реакции называются биогенными

аминами, они оказывают сильное фармакологическое действие на множество функций.

Эти реакции являются необратимыми, они катализируютя специфическими

ферментами – декарбоксилазами аминокмлот- которые в качестве кофермента

содержат пиридоксальфосфат ( кроме гистидиндекарбоксилазы и

аденозилдекарбоксилазы – содержат остаток пировиноградной кислоты в качестве

кофермента). В живых организмах открыты четыре типа декарбоксилирования

аминокислот.

1. α-декарбоксилирование – характерно для тканей животных: от

аминокислот отщепляется соседняя от α-углеродного атома карбоксильная

группа.

2. ω-декарбоксилирование- свойственно микроорганизмам

3. декарбоксилирование, связанное с реакцией трансаминирования.

Образуется альдегид и новая аминокислота, соответствующая исходной

кетокислоте.

4. Декарбоксилирование, связанное с реакцией конденсацией двух молекул:

Обезвреживание аммиака в организме.

В организме человека подвергается распаду около 70г аминокислот в сутки: при

этом освобождается большое количество аммиака, являющегося высокотоксичным

соединением. Поэтому крнцентрация аммиака должна сохраняться на низком

уровне (в норме уровень его не превышает 60 мкмоль/л). Концентрация аммиака 3

ммоль/л является летальной.

Одним из путей связывания и обезвреживания аммиака в мозге, сетчатке, почках

и мышцах, является биосинтез глутамина( и, возможно, аспарагина). Поскольку

глутамин и аспарагин с мочой выделяются в небольших количествах, было

высказано предположение, что они выполняют скорее транспортную функцию

переноса аммиака в нетоксичной форме.

Часть аммиака легко связывается с α-кетоглутаровой кислотой благодаря

обратимости глутаматдегидрогеназной реакции; при синтезе глутамина

связывается ещё 1 молекула, т.о. нейтрализуются две молекулы аммиака:

Орнитиновый цикл мочевинообразования.

Основным механизмом обезвреживания аммиака в организме является биосинтез

мочевины (в основном,в печени).Она выводится с мочой в качестве главного

конечного продукта белкового, соответственно аминокислотного, обмена. На долю

мочевины приходится до 80-85% всего азота мочи. Реакции синтеза мочевины,

представлены в виде цикла, получившего название орнитинового цикла

мочевинообразования Кребса.

· На первом этапе синтезируется макроэргическое соединение

карбамоилфосфат – это метаболически активная форма аммиака, используемая в

качестве исходного продукта для синтеза ряда других азотистых соединений.

· На втором этапе цикла мочевинообразования происходит конденсация

карбамоилфосфата и орнитина с образованием

цитруллина; реакцию катализирует орнитинкарбамоилтрансфераза:

На следующей стадии цитруллин превращается в аргинин в результате двух

последовательно протекающих реакций. Первая из них, энергозависимая,

сводится к конденсации цитруллина и аспаргиновой кислоты с образованием

аргининосукцината ( эту реакцию катализирует аргининосукцинат-синтетаза).

Аргининсукцинат распадается во второй реакции на аргинин и фумарат

поддействием аргининосукцинат-лиазы.

На последнем этапе аргинин расщепляется на мочевину и орнитин под действием

аргиназы. Суммарная реакция синтеза мочевины без учёта промежуточных

продуктов:

Это энергетически выгодная реакция, поэтому процесс всегда протекает в

направлении синтеза мочевины.

В состоянии азотистого равновесия организм человека потребляет и

соответственно выделяет примерно 15 г азота в сутки; из экскретируемого с

мочой количества азота на долю мочевины приходится около 85% , креатинина-

около 5%, аммонийных солей – 3%, мочевой кислоты-1% и на другие формы-около

6%.

Типы азотистого обмена. А м м о н и о т е л и ч е с к и й т и п , при

котором главным конечным продуктом азотистого обмена 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 птиц и рептилий.