Неокислительное дезамитровате

В печени человека присутствуют специфические ферменты, катализирующие реакции дезаминирования аминокислот серина, треонина и гистидина неокислительным путём.

Неокислительное дезаминированиесерина катализирует сериндегидратаза. Реакция начинается с отщепления молекулы воды и образования метиленовой группы, затем происходит неферментативная перестройка молекулы, в результате которой образуется иминогруппа, слабо связанная с а-углеродным атомом. Далее в результате неферментативного гидролиза отщепляется молекула аммиака и образуется пируват.

Неокислительное дезаминированиетреонина катализирует фермент треониндегидратаза. Механизм реакции аналогичен.

Неокислительное дезаминирование гистидина под действием фермента гистидазы (гистидин-аммиаклиазы) является внутримолекулярным, так как образование молекулы аммиака происходит из атомов самой аминокислоты без участия молекулы воды. Эта реакция происходит только в печени и коже

 

 

 

53. Пути образования, использования и обезвреживания аммиака в организме. Восстановительное аминирование, роль амидов дикарбоновых аминокислот в обмене веществ.

В сутки подвергается распаду 70 г аминокислот, при этом освобождается NH₃. Норма NH₃ в крови не превышает 60 мкмоль/л (3 ммоль/л – летальна). Механизм обезвреживания NH₃ (биосинтез мочевины в орнитиновом цикле) происходит в основном в печени. На образование 1 моль мочевины расходуется 4 эквивалента АТФ).

Повышение концентрации аммиака в крови сдвигает рН в щелочную сторону (вызывает алкалоз). Это, в свою очередь, увеличивает сродство гемоглобина к кислороду, что приводит к гипоксии тканей, накоплению СО2 и гипоэнергетическому состоянию, от которого главным образом страдает головной мозг.

Высокие концентрации аммиака стимулируют синтез глутамина из глутамата в нервной ткани (при участии глутаминсинтетазы): Глутамат + NH3 + АТФ → Глутамин + АДФ + Н3Р04.

Накопление глутамина в клетках нейроглии приводит к повышению осмотического давления в них, набуханию астроцитов и в больших концентрациях может вызвать отёк мозга. Снижение концентрации глутамата нарушает обмен аминокислот и нейромедиаторов, в частности синтез у-аминомасляной кислоты (ГАМК), основного тормозного медиатора. При недостатке ГАМК и других медиаторов нарушается проведение нервного импульса, возникают судороги.

Ион NH4+ практически не проникает через цитоплазматические и митохондриальные мембраны. Избыток иона аммония в крови способен нарушать трансмембранный перенос одновалентных катионов Na+ и К+, конкурируя с ними за ионные каналы, что также влияет на проведение нервных импульсов.

Один из путей связывания и обезвреживания аммиака в организме, в частности в мозге, сетчатке, почках, печени и мышцах, –это биосинтез глутамина (амид дикарбоновой) (и, возможно, аспарагина).Глутамин и аспарагин выделяются с мочой в небольшом количестве. Было высказано предположение, что они выполняют скорее транспортную функцию переноса аммиака в нетоксичной форме.

 

Глутамин, кроме того, используется почками в качестве резервного источника аммиака (образуется из глутамина под действием глутаминазы), необходимого для нейтрализации кислых продуктов обмена при ацидозе и защищающего тем самым организм от потери с мочой используемых для этих целей ионов Nа+.

Аммиак-очень ядовитое вещество, особенно для нервной системы. Особую роль в устранении аммиака играет глутаминовая кислота. Она способна связывать аммиак с образованием глутамина-безвредного для нервной ткани вещества. Данная реакция амидирования протекает при участии фермента глутаминсинтетазы и требует затраты энергии АТФ. Непосредственный источник глутаминовой кислоты в мозговой ткани-путь восстановительного аминирования ос-кетоглутаровой кислоты

Образование глутаминовой кислоты из α -кетоглутаровой и аммиака является важным механизмом нейтрализации аммиака в ткани мозга, где путь устранения аммиака за счет синтеза мочевины не играет существенной роли.

Орнитиновый цикл мочевинообразования

Основным механизмом обезвреживания аммиака в организме является биосинтез мочевины. Последняя выводится с мочой в качестве главного конечного продукта белкового, соответственно аминокислотного, обмена. На долю мочевины приходится до 80-85% от всего азота мочи. Основным и, возможно, единственным местом синтеза мочевины является печень.

Уравнения реакций синтеза мочевины, которые представлены в виде цикла, получившего в литературе название орнитинового цикла мочевинообразования Кребса.

Таким образом, весь цикл мочевинообразования может быть представлен следующим образом. На первом этапе синтезируется макроэргическое соединение карбамоилфосфат - метаболически активная форма аммиака, используемая в качестве исходного продукта для синтеза пиримидиновых нуклеотидов (соответственно ДНК и РНК) и аргинина (соответственно белка и мочевины):

Орнитиновый цикл мочевинообразования имеет большое значение не только для поддержании концентрации аммиака на стационарном уровне, но и для удаления метаболического бикарбоната.

У большинства животных основным источником метаболического бикарбоната являются аминокислоты. НСО₃ ⁻ и NH₄ ⁺ образуются при окислении аминокислот ≈ в эквимолярных количествах.

В аспекте кислотно-щелочной регуляции важно то, что при синтезе 1 моль мочевины происходит перенос 2 моль Н⁺ с NH₄ ⁺ на НСО₃ ⁻.

Процесс термодинамически выгоден, так как цикл мочевинообразования, питаемый АТФ, работает как протонный насос, переносящий протоны от NH₄ ⁺ на НСО₃ ⁻ через высокий энергетический барьер. При этом удаляются оба конечных продуктов катаболизма аминокислот (белков).

 

54. Типы азотистого обмена у животных. Орнитиновый цикл мочевинообразования

ТИПЫ АЗОТИСТОГО ОБМЕНА (в зависимости от формы выведения аммиака):

· Аммониотелический тип у водных животных. Конечный продукт – аммиак, выделяющийся непосредственно в воду.

· Уреотелический тип у наземных позвоночных. Конечный продукт – мочевина.

· Урикотелический тип у рептилий и птиц. Конечный продукт – мочевая кислота.

ОРНИТИНОВЫЙ ЦИКЛ МОЧЕВИНООБРАЗОВНИЯ – последовательность биохимических реакций млекопитающих и некоторых рыб, в результате которой азотсодержащие продукты распада преобразуются в мочевину, которая в свою очередь выделяется почками. В большинстве случаев таким образом происходит превращение аммиака.

Синтез мочевины происходит в печени. Донор азота только аммиак (а не амины и другие азотсодержащие соединения).

Суммарное уравнение мочевинообразования

СО₂ + NH₃ + аспартат + 3АТФ + 2Н₂О →

→ мочевина + фумарат + 2АДФ +АМФ + 2Фн + ФФн

Фумарат → малат → оксалоацетат (реакции цикла Кребса)

 

Оксалоацетат + глутаминовая кислота → аспартат + α -кетоглутаровая к-та

(переаминирование)

 

Реакции орнитинового цикла

Предварительно в митохондриях под действием карбамоилфосфатсинтетазы I с затратой 2 АТФ аммиак связывается с СО2 с образованием карбамоилфосфата:

(Карбамоилфосфатсинтетаза II локализована в цитозоле клеток всех тканей и участвует в синтезе пиримидиновых нуклеотидов).

1. В митохондриях орнитинкарбамоилтрансфераза переносит карбамоильную группу карбамоилфосфата на орнитин и образуется — цитруллин:

2. В цитозоле аргининосукцинатсинтетаза с затратой 1 АТФ (двух макроэргических связей) связывает цитруллин с аспартатом и образует аргининосукцинат (аргининоянтарная кислота). Фермент нуждается в Mg2+. Аспартат — источник второго атома азота мочевины.

3. В цитозоле аргининосукцинатлиаза (аргининсукциназа) расщепляет аргининосукцинат на аргинин и фумарат (аминогруппа аспартата оказывается в аргинине).

4. В цитозоле аргиназа гидролизует аргинин на орнитин и мочевину. У аргиназы кофакторы ионы Са2+ или Мn2+, ингибиторы - высокие концентрации орнитина и лизина.

Образующийся орнитин взаимодействует с новой молекулой карбамоилфосфата, и цикл замыкается.

⇐ Предыдущая18192021222324252627Следующая ⇒

Поделиться: