Белки

CH₂                                                    CH₂

|                                                           |

CH = О                                              CH – NH₂

|                                                          |

COOH                                                COOH

Альфа-кетоглютарат                      глютамат

Глютамат  затем может связывать еще одну молекулу аммиака и переходить в глютамин Восстановительному аминированию подвергаются и другие a-кетокислоты: ЩУК - аспартат; ПВК – аланин

При этом способе не только обезвреживается  аммиак, но паралельно и синтезируются  заменимые АК.

Синтез  мочевины.

Основным процессом утилизации аммиака  в печени является синтез мочевины. Он протекает в митохондриях. На первом этапе образуется карбомоилфосфат:  NH₂               NH₂                                                         NH₂             COOH  АТФ          АМФ +ПФ  NH₂                             NH₂

 |                      |                 - H3PO4                                |                            |                        -Н₂О                         

CO     +         (CH₂)₃                                                      CO      +               CH – NH₂

|                      |        орнитинкарбомоилтрансфераза   |                           |           аргининсукцинатсинтетаза      

O –  PO₃H₂    CH₂   (орнитинтранскарбомоилаза)      NH                       CH₂

Карбомоил    |                                                                 |                           |      

фосфат          CH – NH₂                                               (CH₂)₃                   COOH

                       |                                                                 |                          аспартат

                      COOH                                                      CH – NH₂                        

                     Орнитин                                                    |

                                                                                       COOH

                                                                                   цитрулин                                                                         

  NH₂  COOH                                      COOH                NH₂                      NH₂                       NH₂

  |         |                                                 |                           |                             |                              |

C=N-CH                                             CH          +          CH=NH              (CH₂)₃      +             C=O

  |         |    аргининсукцинатлиаза      ||                          |         +H₂O          |                              |

NH    CH₂                                           CH                     NH                         CH – NH₂             NH₂

|          |                                                 |                           |       аргиназа       |                          мочевина

(CH₂)₃ COOH                                      COOH                (CH₂)₃                     COOH

 |                                                       фумаровая              |                           орнитин

СООН                                               кислота                CH – NH₂

Аргининсукцинат                                                          |

                                                                          СООН аргинин                                                                                                                            

Непосредственными источниками азота в мочевине являются аммиак и аспартат. Источником углерода является СО2. Процесс требует много энергии – затрачивается 3 молекулы АТФ. Ключевой стадией является гидролиз аргинина под действием аргиназы. Это не только стадия образования собственно мочевины, но и стадия образования арнитина. Организмы не способные синтезировать мочевину не имеют этого фермента. Остальные ферменты цикла широко распространены в природе и участвуют ив других метаболических путях, помимо образования мочевины. Карбомоилфосфатсинтетаза, например, участвует в процессе биосинтеза пиримидиновых нуклеидов.

И аммиак и аспартат (источники азота в  мочевине) могут быть образованы из глутамата. За образование аммиака  отвечает глутамат-ДГ. Аспартат может  получить азот от глутамата в ходе реакций трансаминирования, оксалоацетат выполняет роль акцепторной a-оксокислоты. В свою очередь оксалоацетат может синтезироваться из фумарата (получаемого в ходе цикла мочевины). Более того, превращение фумарата в аспартат, из-за наличия стадии фумарат – малат - оксалоацетат - аспартат, возмещает АТФ, необходимый для цикла мочевины. Схема процесса:

 

                                                              2 АТФ         2АДФ  + Фк    

          Орнитин  +  карбомоилфосфат                              NH3 + СО2  
 

                        Цитрулин + аспартат 
 

                          Аргининсукцинат 
 

                       Аргинин + Фумарат 

                                                                  НАД          НАДН

        Орнитин + мочевина        Малат                                          Оксалоацетат 
 

Нарушение синтеза мочевины:

Известны  метаболические нарушения, обусловленные  недостатком каждого из ферментов, катализирующих реакции синтеза мочевины. Общие симптомы: рвота (особенно у детей), отвращение к белковой пище, нарушение координации движений, раздражительность, сопливость, умственная отсталость.

При недостатке карбомоилфосфатсинтетазы развивается  гипераммониемия (выраженные симптомы аммиачного отравления). Это заболевание, вероятно, является наследственным.

Гипераммониемию может вызвать и недостаток орнитинкарбомоилтрансферазы. Это заболевание генетически связано с Х-хромосомой (т.е. передается от матери, у которой отмечены такие признаки). В крови, спинномозговой жидкости и моче отмечается повышенное содержание глотамина.

При недостатке аргининсукцинатсинтетазы развивается  цитруллинемия (наследуется по рецессивному типу), сопровождается цитрулинурией.

При недостатке аргининсукцинатлиазы развивается  аргининсукцинатная ацидурия. Наследуется по рецессивному типу, сопровождается накоплением аргининсукцината в крови,  спинномозговой жидкости, в моче. Часто сопровождается нарушением роста волос. Может привести к фатальному исходу в раннем возрасте.

При низком содержании аргиназы развивается гипераргининемия. При этом повышается содержание аргинина в крови и спинномозговой жидкости, в моче повышается содержание ряда аминокислот. Малобелковая диета частично корректирует это состояние.

                                      Особенности обмена глицина и серина.

Глицин  используется для синтеза ряда важных соединений (гем, пуриновые нуклеотиды, парные желчные кислоты, глютатион, креатин, муравьиная кислота, гиппуровая кислота). При распаде глицин превращается в глиоксалевую кислоту, которая переходит в муравьиную кислоту, в свою очередь используемую для образования из глицина

(NH₂ – CH₂ - COOH) серина (OH – CH₂ – CH₂(NH₂) - COOH). Синтезироваться глицин может из треонина, серина, глиоксалата. Глицин может превращаться в серин, при этом донором одноуглеродного радикала является тетрагидрооронат.

                              метилен-ТГФК            ТГФК

СН₂ – СООН                                                          СН₂ – СН – СООН

|                   серингидроксиметилтрансфераза    |          |

NH₂                                                                         OH      NH₂

Глицин                                                                   серин 

Далее серин может превратиться в ПВК.        

Главный путь катаболизма глицина – это катализируемое глицинсинтазным комплексом (очень похож на ПДК) превращение, в результате которого образуется NH3, СО2, а метиленовая группа переносится на ТГФК тетрагидрофоливую кислоту с образованием метилентетрагидрофолата. Это происходит в митохондриях:

                              ТГФК              метиленТГФК

NH2 – CH2 – COOH                                           NH3 + CO2

Глицин                 глицинсинтазный комплекс

                             НАД                НАДН                        

К нарушением обмена глицина относится глицинурия, что связывает с нарушением реабсорбции  глицина в почечных канальцах. Вероятно, это наследственная патология, наследуется по доминантному признаку, сцепленному с Х-хромосомой. Мы упоминали, что глицин способен перейти в глиоксалевую кислоту, которая затем переходит в муравьиную или в глицин. Эта реакция катализируется глицинтрансаминазой. При недостаточности этого фермента глиоксалевая кислота не способна переходить в глицин, или не работает фермент, переводящий глиоксалевую кислоту в муравьиную, ее избыток превращается в оксалат, который в виде камней накапливается в мочевыводящих путях, при этом развивается гипертония и почечная недостаточность, что может привести к летальному исходу в детском возрасте.

Серин используется в тканях для:

синтеза коламина,

является  донором одноуглеродных радикалов (метильного, - СН2ОН, карбонильного,  - СН - , = СН - ),

синтеза фосфолипидов, сфингомиелинов.

Распад  серина под действием серингидратазы ведет к образованию пирувата (по сути, это – неокислительное дезаминирование).

                                                    -Н₂О                                                  

НО – СН₂ – СН – СООН                           СН₂ = С – СООН         СН₃ – С – СООН

                      |                   серинангидраза             |                                      ||

     серин     NH₂                                                    NH₂                               NH

                              СН3 – С – СООН

          + H₂O                     ||            Пируват.

          -NH₃                      O