13.5. Синтез аминокислот

В организме может синтезироваться любая из заменимых амино­кислот. При этом исходными веществами при биосинтезе заменимых аминокислот служат метаболиты обмена углеводов.

Установлено, что в живых организмах путем реакций прямого восстановительного аминирования синтезируется три аминокислоты: аланин, аспартат и глутамат из пирувата, оксалоацетата и α-кетоглутарата соответственно:

Пируват

Аланин

Оксалоацета

Аспартат

α-кетоглутарат

Глутамат

Остальные аминокислоты, как правило, получаются в результате реакций трансаминирования вышеназванных аминокислот с соответст­вующими кетокислотами. Поэтому аланин, аспартат и глутамат часто называют первичными, а остальные аминокислоты - вторичными. Пер­вичные аминокислоты могут синтезироваться также и в результате реак­ций трансаминирования:

пируват + глутамин

аланин + α-кетоглутарат

Оксалоацета + глутамат

Аспартат + α-кетоглутарат

Глутамин и аспарагин с участием глутаминсинтетазы и аспарагинсинтетазы синтезируются по уравнениям:

аспартат + АТФ + NH₃ = аспарагин + АМФ + Н₄Р₂О₇

глутамат + АТФ + NH₃ = глутамин + АДФ + Н₃РО₄

Аспарагин синтезируется также из аспартата и глутамина, кото­рый служит донором амидной группы:

аспартат

глутамин

аспарагин

глутамат

Пролин образуется из глутаминовой кислоты:

Глутамат

γ-полуальдегид глутамата

Пролин

Из 3-фосфоглицерата образуется серин, а из серина - глицин. Поэтому общим предшественником для серина и глицина можно считать 3-фосфоглицерат:

серии + ТГФК = глицин + N⁵, N¹⁰-метилен-ТГФК.

(ТГФК - тетрагидрофолиевая кислота)

Из рибозо-5-фосфата образуется гистидин. Первоначально рибозо-5-фосфат превращается в α-5-фосфорибозил-1-дифосфат (ФРДФ)(см. главу 12), который участвует в дальнейших стадиях биосинтеза и гистидина, и пуринов:

рибозо-5-фосфат → ФРДФ → гистидин.

Однако возможности биосинтеза гистидина таким способом ог­раничены, поэтому он является полузаменимой аминокислотой.

Из незаменимой аминокислоты фенилаланина образуется заме­нимая - тирозин. Это процесс катализируется фенилаланингидроксилазой, кофактором которой является дигидробиоптерин, а восстановителем – НАД.Н+Н⁺.

Фенилаланин + НАДФ.Н + Н⁺ + О₂ = тирозин + НАДФ⁺ + Н₂О

Поскольку фенилаланин - незаменимая кислота, то возможности эндогенного синтеза тирозина ограничены. Метионин (незаменимая ки­слота) может превращаться в цистеин.

Орнитин в животных тканях превращается в аргинин. Однако эта возможность образования аргинина невелика, так как он сам служит субстратом для синтеза мочевины. Поэтому аргинин является полузамени­мой аминокислотой.

Незаменимые аминокислоты, за исключением лизина и треони­на, участвуют в реакциях трансаминирования, следовательно, при нали­чии соответствующих α-кетокислот они тоже могли бы синтезироваться в организме. Незаменимы собственно α-кетокислоты, соответствующие незаменимым аминокислотам. Единственным источником таких α-кетокислот служат незаменимые аминокислоты пищи. Поэтому трансаминирование незаменимых аминокислот служит только этапом их катабо­лизма, а не синтеза, в отличие от заменимых аминокислот, для которых трансаминирование может быть начальной стадией катаболизма или ко­нечной стадией синтеза.