Белки

Триптофан при декарбоксилировании переходит  в триптамин, который затем превращается в серотонин (5-окситриптамин). Это тоже вероятный нейромедиатор, который, возможно вызывает изменение поведения (например, при шизофрении). Из фенилаланина, через стадию тирозина, образуется тирамин, переходящий в 3,4ДОФА, из которого затем образуется дофамин, который возможно сам является нейромедиатором, а также является предшественником норадреналин (известного медиатора) и адреналина (гормона мозгового слоя надпочечников). Орнитин (диаминокислота), декарбоксилируясь, превращается в путресцин, из которого образуется спермидин и спермин – важнйшие факторы пролиферации (деления) клеток. В тканях есть и механизмы разрушения биогенных аминов. Один из основных путей деградации биогенных аминов – реакции окислительного дезаминирования:

R                                        R                                         R

|                -H2                   |                 +H₂O                |

CH2                                   CH                                      CH

|        ФАД      ФАДН₂     ||                   -NH₃                ||

NH₂                                   NH                                       O

Амин                                имин                                  альдегид         

Эти реакции  катализируют аминоксидазы. МАО (моноаминоксидаза) – окисляет моноамины и ДАО (диаминоксидаза) – окисляет диамины. Это ФАД-зависимые ферменты, или ФМН-зависимые.

Окислительное дезаминирование.

Превращения АК в соответствующие a-оксокислоты происходит также путем окислительного дезаминирования. Этот процесс катализируется либо НАД-зависимостью ДГ, либо флавинзависимой оксидазой.

Общий вид:

R                                  R                                               R

 |                                    |                                                 |

CH –  NH₂                     C=NH                                        C=O

|               -H₂              |                    +H₂O; - NH₃         |

COOH                         COOH                                        COOH

Аминокислота           иминокислота                            альфа – кетокислота                                             

Наиболее  важной и широко распространенной ДГ является глутамат ДГ.

COOH                      НАД                НАДН                COOH

|                                                        +H₂O                  |

CH₂                                 - NH₃                                    CH₂

 |                             глютамат ДГ                                 |

CH₂                                                                             CH₂

|                                                                                     |

CH – NH₂                                                                     C=O

|                                                                                     |

COOH                                                                           COOH

Глутамат                                                                   альфа-кетоглютомат

Так как  глютамат может образовываться  из альфа-кетоглютарата, то такой вид  дезамирования называется непрямым.                                                                                                              

                    НАД                    НАДН

                 (НАДФ)               (НАДФН2)           

Глутамат                                                  альфа-оксоглютарат + аммиак.

Хотя  эта реакция легко обратима, ее основная роль, видимо, сводится к дезаминированию. Выделившийся аммиак может использоваться в других реакциях, например, при амидировании глутамата или аспартата до образования, соответственно, глютамина и аспарагина, но большая его часть выводится из организма в виде аммиака или мочевины. интересное свойство этого фермента заключается в том, что хотя глутамат является идеальным субстратом, фермент способен в качестве ко-фермента использовать как НАД, так и НАДФ. Следовательно, помимо роли, которую он играет в метаболизме азота, фермент может служить также внутриклеточным источником НАДФН, необходимого для процессов анаболизма (например, при синтезе жирных кислот, холестерина и т.д.). Существует два разных типа флавинзависимых оксидаз аминокислот. Один из них использует в качестве акцептора электронов ФАД (действует на Д-АК), второй – ФМН (действует на L-АК). В обоих случаях и ФАДН₂ и ФМНН₂ могут реагировать с кислородом с образованием перекиси воорода. Каталаза играет роль предохранительного клапана, расщепляя перекись водорода до воды и кислорода. Есть и неокислительные дезаминирования. Как правило, этот процесс происходит в результате перегруппировки атомов (это характерно для серина, треонина, цистеина, гистидина). Общий вид:

 R                                          R

|                    - NH₃              |

CH –  NH₂                             COOH

|

COOH

Для гистидина:

N                  CH₂ – CH – COOH             N              CH = CH – COOH

                              |                     -NH₃

        NH                         NH₂                                   NH уроканиновая кислота  

                          2АТФ             2АДФ + ФК  

NH₃ + CO₂                                                  NH₂

                   Карбомоилфосфатсинтетаза   |    

                                                                     CO

                                                                      |

                                                                     O – PO₃H₂

                                                                 Карбомоилфосфат

Образование и обезвреживание NН₃

.Избыток азота или неиспользованный азот, образующийся при усвоеии или расщеплении АК, выводится из организма в основном в виде аммиака, мочевины и мочевой кислоты. Каждое из этих соединений в большой концентрации токсично. В тканях аммиак образуется, в основном, в процессе дезаминирования глутамата глютомат-ДГ. Значительное количество его образуется кишечными бактериями из пищевого белка: из кишечника он поступает в кровь, а оттуда доставляется в печень (если поглощение аммиака печенью нарушено, то содержании его в крови повышается, что весьма токсично, особенно для центральной нервной системы – Симптомы аммиачного отравления - тремор, нечленораздельная речь, затуманивание зрения, в тяжелых случаях – кома. Это может возникнуть при тяжелых поражениях печени, при развитии коллатеральных путей между системой воротной вены и общей системой кровообращения (это характерно для цирроза печени), при хирургических операциях по шунтированию воротной вены. Синтезирваться аммиак может и в почках (в почечных канальцах), что является важным механизмом регуляции КЩР. Как правило, это происходит при дезаминировании глютамина под действием глютаминазы почек. Этот процесс резко усиливается при метаболическом ацидозе и снижается при алкалозе.

Мочевина  синтезируется в ходе цикла мочевины, а мочевая кислота получается при расщеплении пуринов.

Как видно, конечным продуктом, в составе которого выводится азот, могут быть различные соединения, в зависимости от вида организмов. Например, бактерии, растения и рыбы выделяют аммиак, птицы и большинство беспозвоночных экскретируют мочевую кислоту, у большинства млекопитающих, включая человека, основным конечным продуктом является мочевина, которая синтезируется в печени, затем с током крови доставляется в почки, откуда выводится с мочой.

По  сути у человека азот может выделяться и в виде аммиака (через образование  аммонийных солей), и в виде мочевой кислоты, но, главным образом, в виде мочевины.

В среднем  за день из человеческого организма  выводится примерно 30г. мочевины, что  соответствует 80-90% всего азота, содержащегося  в моче. Это примерно в 20 раз больше суммарного количества аммиака в мочевой кислоте и в 150 раз больше количества АК, выводимых за тот же период. Впоследствии мочевина используется в качестве источника азота растениями и бактериями, использующими для ее расщепления уреазу. Млекопитающие, в том числе и человек не могут использовать (реутилизировать) мочевину, т.к. не могут синтезировать уреазу.

В норме  в крови содержится 6-65 мкмоль/л  аммиака; 2,5-8,3 мкмоль/л мочевины и 0,24-0,50мкмоль/л (мужчины) и 0,16-0,44 мкмоль/л (женщины) мочевой  кислоты.

Утилизация  аммиака.

Аммиак  может утилизироваться в тканях срочными способами связывания. По сути, это «временная» нейтрализация аммиака.

1) Амидирование СООН  – групп белков:

R – CH – COOH   +NH₃; АТФ       АДФ + Фк           R – CH – CONH₂

       |                                                                                       |

      NH₂                         -H₂O                                              NH₂                                      

В результате этого процесса повышается степень  амидирования белка, меняются его конформация и свойства.

2) Синтез  глютамина – это основной путь  удаления аммиака в тканях  мозга (хотя там может идти  и образование мочевины, но существенной роли в удалении аммиака в ткани мозга этот процесс не играет).

COOH            АТФ       АДФ              CONH₂

|                   + NH₃     -H₂O                |

CH₂                                                      CH₂              

 |             глютаминсинтетаза             |

CH₂                                                    CH₂

|                                                           |

CH –  NH₂                                           CH – NH₂

|                                                          |

COOH                                                COOH

Глютамат                                        глютамин

В некоторых  тканях аналогично синтезируется аспарагин.                  

Глютамин  – это нетоксичное соединение, легко проходит через мембраны. С  током крови поступает в печень, почки, где под действием глютаминазы дезаминируется , выделяя аммиак, который в печени превращается в мочевину, в почках – в аммонийные соли и в таком виде выделяется из организма. Можно сказать, глютамин – транспортная форма аммиака.

Восстановительное аминирование a-оксоглютарата:

Образованию глютамина в мозгу должен предшествовать синтез глютамата, поскольку поступающего с током крови глютамата оказывается недостаточно при высокой концентрации аммиака в крови. И, действительно, отмечено, что при увеличении концентрации аммиака в крови, в ткани мозга происходит дополнительное образование оксалоацетата из пирувата; оксалоацетат поступает в цикл Кребса, дополнительно образуется a-оксоглютарат, который идет на синтез глютамата.

COOH    НАДФН      НАДФ             СООН   

 |                   + NH₃   -H₂O                  |

CH₂                                                     CH₂              

|                                                            |