Декарбоксилирование аминокислот
Декарбоксилирование – процесс отщепления карбоксильной группы аминокислот в виде СО2.
Несмотря на ограниченный круг аминокислот, подвергающихся декарбоксилированию в животных тканях, образующиеся продукты реакции – биогенные амины (гистамин, g-аминомасляная кислота, серотонин и др.) оказывают сильное фармакологическое действие на физиологические функции организма. Например, гистамин оказывает сосудорасширяющее действие, g-аминомасляная кислота оказывает тормозящее действие на ЦНС.
В живых организмах открыты 4 типа декарбоксилирования аминокислот. Для тканей животных характерно a-декарбоксилирование, при котором от аминокислот отщепляется карбоксильная группа, расположенная по соседству с a-углеродным атомом:
Продуктами реакции являются СО2 и биогенные амины.
Реакции декарбоксилирования в отличие от других процессов промежуточного обмена аминокислот являются необратимыми. Они катализируются специфическими ферментами – декарбоксилазами аминокислот, простетическая группа которых представлена пиридоксальфосфатом, как и у аминотрансфераз. Таким образом, в двух совершенно различных процессах обмена участвует один и тот же кофермент.
Несмотря на ограниченный круг аминокислот, подвергающихся декарбоксилированию в животных тканях, образующиеся продукты реакции – биогенные амины(гистамин, g-аминомасляная кислота и др.) оказывают сильное фармакологическое действие на физиологические функции организма.
|
|
|
Гистамин образуется при декарбоксилировании гистидина, оказывает широкий спектр биологического действия: вызывает расширение капилляров (обладает сосудорасширяющим действием в отличие от других биогенных аминов), повышение их проницаемости (жидкость из крови выходит в межклеточную среду, что приводит к уменьшению объема крови), понижает АД, стимулирует секруцию желудочного сока и слюны, усиливает секрецию соляной кислоты в желудке; сокращает гладкие мышцы легких, что может вызвать «гистаминовый шок», что проявляется как приступ удушья; участвует в развитии болевых ощущений.
Большое количество гистамина образуется в очаге воспаления, что имеет определенный биологический смысл, вызывая расширение сосудов в очаге воспаления, гистамин тем самым ускоряет приток лейкоцитов, способствуя активации защитных сил организма. При повышенной чувствительности к гистамину в клинике используют антигистаминные препараты (санорин, димедрол и др.), оказывая влияние на рецепторы сосудов.
g-аминомасляная кислота (ГАМК) образуется при декарбоксилировании глутаминовой кислоты, оказывает тормозящее действие на ЦНС (нейрогуморальный ингибитор). Обнаружена в сером веществе головного мозга, ее введение в организм вызывает торможение в коре (центральное торможение).
|
|
|
Серотонин образуется из триптофана в нейронах гипоталамуса, функционирует как нейромедиатор в ЦНС, оказывает мощное сосудосуживающее действие, регулирует АД, температуру тела, дыхание, почечную фильтрацию.
Этаноламин образуется при декарбоксилировании серина. Используется для синтеза холина, ацетилхолина, фосфолипидов (фосфатидилэтаноламина, фосфатидилхолина).
Дофамин образуется из тирозина в почках, надпочечниках, синаптических ганглиях и нервах, является нейромедиатором ингибирующего типа. В других клетках является предшественником других катехоламинов (адреналина и норадреналина).
Норадреналин образуется в результате гидроксилирования дофамина в клетках нервной ткани, мозговом веществе надпочечников. Функционирует как медиатор.
Адреналин − продукт метилирования
норадреналина в клетках мозгового вещества надпочечников. Является гормоном.
Накопление биогенных аминов может отрицательно сказываться на физиологическом статусе организма. Инактивация биогенных аминов происходит путем их дезаминирования и окисления под действием ФАД-зависимой моноаминооксидазы (МАО) в митохондриях и диаминооксидазы (ДАО) в цитозоле.
|
|
|
Изменение концентрации биогенных аминов является причиной ряда патологических состояний. Например, при болезни Паркинсона наблюдается уменьшение количества дофамина и одним из способов лечения является снижение скорости инактивации дофамина под влиянием веществ −ингибиторов МАО.
Обезвреживание аммиака в организме
В организме человека подвергается распаду около 70 г аминокислот в
сутки, при этом в результате реакций дезаминирования и окисления
биогенных аминов освобождается большое количество аммиака, явля
ющегося высокотоксичным соединением. Поэтому концентрация аммиака
в организме должна сохраняться на низком уровне. Действительно, уровень
аммиака в крови в норме не превышает 60 мкмоль/л (это почти в 100 раз
меньше концентрации глюкозы в крови). В опытах на кроликах показано,
что концентрация аммиака 3 ммоль/л является летальной. Таким образом,
аммиак должен подвергаться связыванию в тканях с образованием не
токсичных соединений, легко выделяющихся с мочой.
446
R CH2 NH2 + H2O O2 R CHO + NH3 + H2O2
Один из путей связывания и обезвреживания аммиака в организме,
|
|
|
в частности в мозге, сетчатке, почках, печени и мышцах,-- это биосинтез
глутамина (и, возможно, аспарагина). Глутамин и аспарагин выделяются
с мочой в небольшом количестве. Было высказано предположение, что они
выполняют скорее транспортную функцию переноса аммиака в неток
сичной форме. Ниже приводится химическая реакция синтеза глутамина,
катализируемого глутаминсинтетазой *.
Механизм этой синтетазной реакции, подробно изученный А. Майсте
ром, включает ряд стадий. Синтез глутамина в присутствии глутамин
синтетазы может быть представлен в следующем виде:
Биосинтез аспарагина протекает несколько отлично и зависит от при
роды ферментов и донора аммиака. Так, у микроорганизмов и в животных
тканях открыта специфическая аммиакзависимая аспарагинсинтетаза, ко
торая катализирует синтез аспарагина в две стадии:
а) Асп + Е + АТФ --> Е аспартил~АМФ + PPi;
б) Е аспартил~АМФ + NН3 --> Асн + Е + АМФ.
В животных тканях содержится, кроме того, глутаминзависимая аспа
рагинсинтетаза, которая для синтеза во второй стадии использует амидную
группу глутамина:
б) Е аспартил~АМФ + Глн --> Асн + Е + АМФ + Глу.
Суммарная ферментативная реакция синтеза аспарагина может быть
представлена в следующем виде:
Асп+АТФ+NН3(илиГлн)-->Асн+АМФ+РРi+(Глу).
* Конечные продукты обмена глутамина (гистидин, глюкозо 6 фосфат, АМФ, цАМФ
и др.), как и Гли, и Ала, оказались аллостерическими ингибиторами глутаминсинтетазы.
Фермент подвергается также ковалентной модификации путем аденилирования деаденили
рования (остаток Тир), и тогда он оказывается более чувствительным к аллостерическим
ингибиторам. Суммарный тормозящий эффект превышает действие одного какого либо
ингибитора. Этот тип регуляции известен как согласованное ингибирование.
447
АТФ АДФ+ Рi
NH3
Глутамат
Глутамин
а) Глу + Е + АТФ-->Е АДФ---Глу + Рi
б) Е АДФ---Глу + NН3 --> Глн + Е АДФ
в) Е АДФ-->Е + АДФ
а+б+в:Глу+АТФ+NН3-->Глн+АДФ+Рi.
Видно, что энергетически синтез аспарагина обходится организму до
роже, поскольку образовавшийся РРi далее распадается на ортофосфат.
Часть аммиака легко связывается с α кетоглутаровой кислотой бла
годаря обратимости глутаматдегидрогеназной реакции. Если учесть свя
зывание одной молекулы аммиака при синтезе глутамина, то нетрудно
видеть, что в организме имеется хорошо функционирующая система,
связывающая две молекулы аммиака:
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 Na+.
Вопрос 54
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 1698; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!