Обмен отдельных аминокислот

Особенности обмена заменимых дикарбоновых аминокислот аспартата и глутамата.

Дикарбоновые аминокислоты образуются из оксалоацетата и -кетоглутарата путем восстановительного аминирования, трансаминирования.

Они играют важную роль в интеграции азотистого обмена, участвуя в:

- непрямом дезаминировании (трансдезаминировании ) и трансреаминировании аминокислот;

- восстановительном аминировании (биосинтезе заменимых аминокислот);

- обезвреживании аммиака в ЦНС (образование амидов дикарбоновых аминокислот);

- биосинтезе мочевины;

- биосинтезе пуриновых и пиримидиновых азотистых оснований (биосинтезе макроэргов, коферментов, ДНК, РНК);

- биосинтезе белков, углеводов;

- биосинтезе глутатиона из глутаминовой кислоты;

Катаболизм дикарбоновых аминокислот до СО₂и Н₂О ведет к освобождению энергии и образованию АТФ.

Особенности обмена заменимых аминокислот серина и глицина.

Серин и глицин образуются из глюкозы.

Серин образуется из 3-фосфоглицерата - промежуточного продукта гликолиза, а аминогруппу получает от глутаминовой кислоты.

Глицин синтезируется из серина под действием сериноксиметилтрансферазы. Коферментом этого фермента является Н₄-фолат (ТГФК – тетрагидрофолиевая кислота), забирающий одноуглеродный фрагмент от серина с образованием метилен-Н₄-фолата. Н₄-фолат играет роль промежуточного переносчика одноуглеродных фрагментов (метильной, метиленовой, формильной групп). Эти одноуглеродные фрагменты используются для синтеза пуриновых мононуклеотидов и регенерации метионина.

Н₄-фолат образуется из фолиевой кислоты, которая для человека является витамином (витамин В₉). Источником витамина служат пищевые продукты и синтез бактериями кишечника. Микроорганизмы способны синтезировать витамин В₉из парааминобензойной кислоты, составной части фолата. Сульфаниламидные лекарственные препараты являются структурными аналогами парааминобензойной кислоты и в результате конкурентного ингибирования нарушают синтез фолиевой кислоты у бактерий, вследствие чего образуются соединения, не выполняющие функцию фолиевой кислоты. Поэтому бактерии перестают размножаться. Бесконтрольное употребление сульфаниламидных препаратов приводит к дисбактериозу и гиповитаминозу витамина В₉.

Биологическая роль глицина и серина.

Серин принимает участие в синтезе: фосфатидилсерина, глицина, цистеина.

Глицин принимает участие в синтезе гема, пуриновых мононуклеотидов, парных желчных кислот, глутатиона, креатина. Обе аминокислоты участвуют в биосинтезе белков, липидов, углеводов, при катаболизме являются источником энергии.

Особенности обмена и биологическая роль серусодержащих аминокислот (метионина, цистеина, цистина).

Серусодержащие аминокислоты стабилизируют третичную структуру белков за счет формированияS-Sсвязей.

Цистеин входит в состав глутатиона (трипептид: Глу-Гли-Цис), который восстанавливает –SН группы кофермента (НS–КоА), участвует в транспорте аминокислот через клеточные мембраны, используется в синтезе таурина.

Метионин – незаменимая аминокислота, участвует в инициации синтеза белка в виде мет-т-РНК. Метионин в активной форме в виде S-аденозилметионина (SАМ) участвует в реакциях трансметилирования (реакция катализируется ферментом метилтрансферазой). Реакция трансметилирования необходима для синтеза адреналина, креатина, карнитина, холина, тимина, инактивации метаболитов и ксенобиотиков.

SАМ в ходе реакции трансметилирования превращается вS-аденозилгомоцистеин, который расщепляется на аденозин и гомоцистеин. Гомоцистеин можетрегенерироваться в метионин при участии метил-Н₄-фолата (метил-ТГФК) и метилкобаламина (витамин В₁₂). Первичным донором метильной группы является реакция превращения серина в глицин. Взаимодействие гомоцистеина с серином может приводить к синтезу заменимой аминокислоты цистеина.

При нарушении использования гомоцистеина из него образуется гомоцистин, который выводится с мочой, вызывая гомоцистинурию. Возможные причины: наследственные нарушения обмена гомоцистеина или гиповитаминоз витаминов В₉и В_12.

Особенности обмена фенилаланина и тирозина.

Фенилаланин – это незаменимая аминокислота, а тирозин – условно заменимая, поскольку образуется из фенилаланина. Осноаная масса фенилаланина расходуется по двум путям: включается в синтез белков, и под действием фермента фенилаланингидроксилазы превращается в тирозин.

Обмен тирозина: кроме использования для синтеза белков он служит предшественником катехоламинов, меланина, тироксина, а так же катаболизирует до СО₂и Н₂О через промежуточное образование фумарата и ацетоацетата.

Превращение фенилаланина в тирозин скорее нужно для удаления избытка фенилаланина, чем для образования тирозина, т.к. недостатка в тирозине обычно не бывает.

Наследственные нарушения обмена отдельных аминокислот и заболевания, связанные с ними.

Причинами нарушения обмена аминокислот являются мутация генов, кодирующих синтез энзимов их обмена. Например, нарушение обмена фенилаланинаможет быть следствием дефектного энзимафенилаланингидроксилазы. Это приводит к повышению в крови фенилаланина и превращения его в фенилпировиноградную, фенилмолочную, фенилуксусную кислоты. Все эти соединения выделяются с мочой больного. Развивается фенилкетонурия с клиническими проявлениями заболевания: поражение ЦНС (вследствие нарушения синтеза белков и нейромедиаторов из-за недостатка тирозина), отставание в умственном развитии.

Нарушение обмена тирозина:

1) при дефекте фермента оксидазы гомогентизиновой кислоты, возникает алкаптонурия. Симптомы заболевания: в крови и моче повышено содержание гомогентизиновой кислоты. Моча ребенка окрашивает пеленки в черный цвет. Клинические проявления заболевания: у взрослых охроноз - накопление полимера в хрящевых тканях и их окрашивание.

2) при дефекте фермента тирозиназы возникает альбинизм. Симптомы заболевания: депигментация кожи и волос из-за нарушения процессов синтеза пигментов в коже, волосах и сетчатке глаз, светобоязнь, снижение остроты зрения.

3) при дефекте тирозинаминотрансферазы возникает тирозинемия IIтипа. Клинические проявления заболевания: поражение глаз и кожи, умеренная умственная отсталость, нарушение координации движений.