Занятие 1 биохимия. Биологическая роль пищевых белков

• Название: Биологическая роль пищевых белков
• Дата: 10.02.2022
• Размер: 0.71 Mb.
• Имя файла: Занятие 1 биохимия.docx
• Тип: Документы; #357895
• страница: 2 из 3

Прямое окислительное дезаминирование

Прямое дезаминирование катализируется одним ферментом, в результате образуется NH₃и кетокислота. Прямое окислительное дезаминирование может идти в присутствии кислорода (аэробное) и не нуждаться в кислороде (анаэробное).

1. Аэробное прямое окислительное дезаминированиекатализируетсяоксидазами D-аминокислот(D-оксидазы) в качестве кофермента использующимиФАД, иоксидазами L-аминокислот(L-оксидазы) с коферментомФМН. В организме человека эти ферменты присутствуют, но практически неактивны.



Рис. 5. Реакция, катализируемая оксидазами D- и L-аминокислот

2.Анаэробное прямое окислительное дезаминирование.Cуществует в митохондрии куда поступает глутамат. Катализируетсяглутаматдегидрогеназой, котораяпревращаетглутаматвα-кетоглутарат.

Фермент человека состоит из 6 субъединиц (330 kDa), его положительный активатор – АДФ, отрицательный –ГТФ. Генетические мутации в области сайта связывания фермента с ГТФ приводят к заболеванию –гиперинсулинизм – гипераммонемическому синдрому).

Далее α-кетоглутарат используется в ЦТК или в реакциях глуконеогенеза. Фермент глутаматдегидрогеназа имеется в митохондриях всех клеток организма (кроме мышечных). Это единственный фермент у млекопитающих использующий и НАД, иНАДФ.

Этот тип дезаминирования теснейшим образом связан с трансаминированием аминокислот и формирует с ним процесс трансдезаминирования (см ниже).



Рис. 6. Реакция прямого окислительного дезаминирования глутаминовой кислоты

2. 
   Непрямое окислительное дезаминирование (трансдезаминирование)
   

Непрямое окислительное дезаминирование включает 2 этапаи активно идет во всех клетках организма.

1. 
   Первый этапзаключается в обратимом переносеNH₂-группыс аминокислоты на кетокислоту с образованием новой аминокислоты и новой кетокислоты – этот перенос называетсятрансаминирование и его механизм довольно сложен.
   

В качестве кетокислоты-акцептора ("кетокислота 2") в организме обычно используется α-кетоглутаровая кислота, которая превращается вглутамат ("аминокислота 2").



Рис. 7 . Схема реакции трансаминирования

В результате трансаминирования свободные аминокислоты теряют α-NH₂-группы и превращаются в соответствующиекетокислоты. Далее их улеродный кетоскелет катаболизирует специфическими путями и вовлекается вЦТК. При необходимости (например, голодание) углеродный скелет глюкогенных аминокислот может использоваться для синтеза глюкозы вглюконеогенезе.

2. 
   Второй этапсостоит в отщеплении аминогруппы от аминокислоты 2 –дезаминирование. В организме человека как уже говорилось дезаминированию подвергается толькоглутаминовая кислота.Второй этап осуществляется естественно -глутаматдегидрогеназой.
   

Следовательно, в организме млекопитающих коллектором всех аминокислотных аминогрупп является глутаминовая кислота.



Рис. 8 . Схема обоих этапов трансдезаминирования

 

Если реакция идет в митохондриях печени, аммиак используется для синтеза мочевины, которая в дальнейшем удаляется с мочой. В эпителии канальцев почек реакция необходима для удаления аммиака в процессеаммониегенеза.

Так как НАДН используется в дыхательной цепи, а α-кетоглутарат вовлекается в реакции ЦТК, то реакция активируется при дефиците энергиии ингибируетсяизбытком АТФиНАДН.

Роль трансаминирования и трансдезаминирования.

Реакции трансаминирования:

• 
  активируются в печени, мышцах и других органах при поступлении в клетку избыточного количества тех или иных аминокислот – с целью оптимизации их соотношения,
  
• 
  обеспечивают синтез заменимых аминокислот в клетке при наличии их углеродного скелета (кетоаналога),
  
• 
  начинаются при прекращении использования аминокислот на синтез азотсодержащих соединений (белков, креатина, фосфолипидов, пуриновых и пиримидиновых оснований) – с целью дальнейшего катаболизма их безазотистого остатка и выработки энергии,
  
• 
  необходимы при внутриклеточном голодании, например, при гипогликемиях различного генеза – для использования углеродного скелета аминокислот в печенидлякетогенезаиглюконеогенеза, вдругих органах– для его прямого вовлечения в реакцииЦТК.
  
• 
  при патологиях (сахарный диабет, гиперкортицизм) обуславливают наличие субстратов для глюконеогенеза и способствуют патологической гипергликемии.
  

Продукт трансаминирования глутаминовая кислота:

• 
  является одной из транспортных форм аминного азота в гепатоциты,
  
• 
  способна реагировать со свободным аммиаком, обезвреживая его.
  

Процесс трансдезаминирования идет в организме непрерывно, потому что:

• 
  сопряженные реакции трансаминирования и дезаминирования создают поток лишнего аминного азота из периферических клеток в печеньдля удаления азота путём синтеза мочевины и впочкидля синтеза аммонийных солей.
  

8. Глутаматдегидрогеназа: строение фермента, кофактор, уравнение реакции, регуляция фермента соотношением концентраций НАДН, АТФ+ГТФ/АДФ+ГДФ. Физиологическая роль глутаматдегидрогеназы в обмене азота аминокислот.

Глутаматдегидрогена́за — фермент, катализирующий обратимую реакцию превращения L-глутаминовой кислоты в α-кетоглутаровую. Фермент присутствует как в прокариотических организмах, так и в эукариотических митохондриях.

На стадии α-кетоглутаровой кислоты в цикле трикарбоновых кислот может иметь место выход этой кетокислоты из круга и превращение её в L-глутаминовую кислоту посредством аминирования за счёт свободного аммиака или обратимой реакции переаминирования.

Установлено, что небелковым компонентом является или НАД или же НАДФ.

Она является регуляторным ферментом аминокислотного обмена. Аллостерические ингибиторы – АТФ, ГТФ, НАД(Ф)Н. Высокие концентрации АДФ активируют фермент. Таким образом, низкий энергетический уровень в клетке стимулирует разрушение аминокислот и образование α-кетоглутарата, поступающего в ЦТК как энергетический субстрат. Глутаматдегидрогеназа может индуцироваться стероидными гормонами (кортизолом) и ингибироваться эстрогенами и тироксином^[1].

Дегидрогеназе L-глутаминовой кислоты принадлежит большая роль в обмене не только белков, где глутаминовая кислота благодаря реакции переаминирования занимает ключевое значение, но также в обмене углеводов и жиров посредством образования или удаления путём аминирования α-кетоглутаровой кислоты. Она является единственной дегидрогеназой, катализирующей окислительное дезаминирование натуральных аминокислот L-конфигурации, действующей через пиридиновые нуклеотиды и обладающей активностью, достаточной для того, чтобы играть значительную биологическую роль.

Перекристализованный фермент наиболее устойчив в области pH 6,0-9,0 и может сохраняться в течение длительного времени в замороженном состоянии или в виде суспензии в растворе сульфата натрия.

9. Трансаминирование аминокислот. Общее уравнение процесса, субстраты, кофактор и механизм протекания процесса через образование шиффовых оснований. Биологическая роль трансаминаз, клиническое значение определения трансаминаз.

Трансаминирование – реакции переноса -кетокислоту, в результате чего образуются новая кетокислота и новая аминонокислота. Реакции катализируют ферменты аминотрансферазы. Это сложные ферменты, коферментом которых является производное витамина В-аминогруппы с аминокислоты на Трансаминирование – реакции переноса ₆ – пиридоксальфосфат, который обратимо может переходить в пиридоксаминфосфат. Реакции трансаминирования обратимы, и могут проходить как в цитоплазме, так и в митохондриях клеток. В клетках человека найдено более 10 аминотрансфераз, отличающихся по субстратной специфичности. Вступать в реакции трансаминирования могут почти все аминокислоты, за исключением лизина, треонина и пролина.

Реакции трансаминирования протекают в 2 стадии. На первой стадии к пиридоксальфосфату в активном центре фермента присоединяется аминогруппа от первого субстрата – аминокислоты. Образуется комплекс фермент- пиридоксаминфосфат и кетокислота – первый продукт реакции. Этот процесс включает промежуточное образование 2 шиффовых оснований (альдимин и кетимин).

На второй стадии пиридоксаминфосфат соединяется с новой кетокислотой (второй субстрат) и снова через промежуточное образование 2 шиффовых оснований передает аминогруппу на кетокислоту. В результате фермент возвращается в свою нативную форму, и образуется новая аминокислота – второй продукт реакции.



Чаще всего в реакциях трансаминирования участвуют аминокислоты, содержание которых в тканях значительно выше остальных – глутамат, аланин, аспартат. Наиболее распространенными в большинстве тканей являются аланинаминотрансфераза (АлАТ) и аспартатаминотрансфераза (АсАТ).

Наибольшая активность АсАТ обнаруживается в клетках сердечной мышцы и печени, в то время как в крови обнаруживается только фоновая активность АлАТ и АсАТ. Поэтому можно говорить об органоспецифичности этих ферментов, что позволяет их широко примененятьих с диагностической целью (при инфарктах миокарда и гепатитах).