1.4.3. Взаимосвязь обмена аминокислот и липидов

При рассмотрении взаимосвязи обмена аминокислот и обмена липидов прежде всего следует отметить, что в организме человека нет механизмов резервирования аминокислот. Поэтому избыточные аминокислоты или подвергаются окислительному распаду до конечных продуктов, или превращаются в ходе глюконеогенеза в глюкозу, или же могут быть использованы для синтеза резервных или структурных липидов.

При использовании аминокислот для синтеза липидов возможны два варианта перехода их углеродного скелета в ацетил-СоА – исходного субстрата для синтеза высших жирных кислот. При первом варианте при расщеплении аминокислот образуется пируват, который, декарбоксилируясь, переходит в ацетил-СоА. Пируват образуется или непосредственно из углеродных скелетов аминокислот, что характерно для треонина, цистеина, серина, аланина, глицина, или же из аминокислот вначале образуются промежуточные продукты цикла Кребса, превращающиеся в оксалоацетат, который после декарбоксилирования образует пируват. Этим путем идет образование пирувата из глутамата, глутамина, аргинина, гистидина и ряда других аминокислот (см. схему).

При втором варианте ацетил-СоА образуется или непосредственно при окислительном расщеплении углеродного скелета аминокислоты, или в ходе такого расщепления вначале образуется ацетоацетат, который в ходе тиолазной реакции распадается на две молекулы ацетил-СоА. По этому варианту идет расщепление лейцина, лизина и части углеродных скелетов фенилаланина и тирозина.

Поскольку все аминокислоты, при расщеплении которых образуется пируват или промежуточные продукты цикла Кребса, могут участвовать в глюконеогенезе, их углеродные скелеты могут быть использованы для образования 3-фосфоглицеринового альдегида или фосфодигидроксиацетона– исходных соединений для синтеза 3-фосфоглицерола. Следует также упомянуть, что углеродные скелеты любой из аминокислот в принципе могут быть использованы для синтеза соединений стероидной природы, поскольку синтез стероидов в клетках идет из ацетил-СоА.

Узловыми метаболитами, обеспечивающими взаимосвязь обмена аминокислот с обменом липидов, являются промежуточные соединения цикла Кребса, пируват, ацетил-СоА, 3-фосфоглицериновая кислота, 3-фософглицериновый альдегид и фосфодигидроксиацетон.

Для синтеза углеродного скелета заменимых аминокислот может использоваться остаток глицерола триглицеридов или глицерофосфолипидов, однако в количественном отношении это источник атомов углерода может иметь крайне ограниченное значение лишь в отсутствие углеводов. Атом ¹⁴С из меченого ацетил-СоА может быть обнаружен в составе некоторых кислот, например, в глутамине или в глутамате. Однако такой синтез заменимых аминокислот с использование атомов углерода ацетил-СоА связан с расходованием оксалоацетата, а, следовательно со снижением содержания в клетке промежуточных продуктов цикла Кребса, что для клетки крайне невыгодно.

1.4.4. Использование глюкозы и аминокислот для синтеза биологически важных азотсодержащих соединений

Углеродный скелет глюкозы или аминокислот, также как и атомы азота аминокислот могут использоваться в клетках для построения различных азотсодержащих соединений. На приведенной ниже схеме показана взаимосвязь обмена глюкозы и аминокислот с синтезом таких биологически важных соединений как гем или азотистые основания нуклеотидов.

Узловыми метаболитами в этих превращениях, как это следует на приведенной далее схеме, опять же являются соединения цикла Кребса, пируват, 3-фосфоглицеиновая кислота: