СИНТЕЗ І ДЕГРАДАЦІЯ АМІНОКИСЛОТ

Дайте огляд метаболізму амінокислот
Покажіть, як білки перетравлюються та гідролізуються до амінокислот, як останні поглинаються.
Поясніть два механізми, що беруть участь у деградації амінокислот, що призводить до вивільнення іона амонію та карбонового скелета, а саме трансамінування та окисне дезамінування.
Огляньте цикл уреаогенезу (цикл сечовини), що спеціалізується на видаленні іону амонію з наземних хребців.
Покажіть, як основи глюкоформуючих амінокислот розпадаються на попередники глюконеогенезу і як основи кетогенних амінокислот перетворюються на ацетил-КоА.
Дати огляд біосинтезу деяких амінокислот, згрупованих у сімейства, підкресливши походження вуглецевого скелета та процес трансамінування, який вже спостерігається при деградації амінокислот.

Дізнайтеся про різні ферментативні стадії травного тракту, які призводять до гідролізу харчових білків, виділення амінокислот та їх всмоктування в організмі тварини.
Знати механізми деградації амінокислот (трансамінування та окисне дезамінування)
Дізнайтеся і знайте уреогенез або цикл сечовини, ферментативні стадії та відділ їх активності.
Навчіться підбивати підсумки циклу, щоб знати, як визначити енергетичні витрати на видалення іона амонію
знати деякі приклади перетворення скелетів глюкоформуючих амінокислот у попередники глюконеогенезу та вуглецевих скелетів кетогенних амінокислот в ацетил-КоА.
Отримайте уявлення про складність біосинтезу амінокислот, згрупованих у сім’ї.
Спробуйте шляхом вправ знайти в метаболізмі вуглеводів основні попередники вуглецевих скелетів синтезу амінокислот.

Кислоти - це мономери білків. Окрім вуглецю, водню та кисню, що містяться у вуглеводах та ліпідах, вони містять азот, походження якого обговорювалося в главі 14. У тварин їх джерелом є переважно їжа. На відміну від вуглеводів та ліпідів, надлишок амінокислот не може зберігатися, тому вони швидко руйнуються шляхом трансамінування або окислення, отримуючи іон амонію та вуглецевий скелет. Іон амонію усувається екскрецією або уреогенезом (див. Розділ 14) або переробляється для синтезу іншої амінокислоти. Вуглецевий скелет також може бути використаний повторно для реформування відповідної амінокислоти або служити попередником або для синтезу вуглеводів (у випадку скелетів амінокислот, званих глікоформерами), або для синтезу жирних кислот (у випадку скелетів так амінокислоти кетогени).

Метаболізм амінокислот у тварин має дві цілі у тварин:

Підтримуйте амінокислотний пул
Забезпечити оновлення (оборот) білків.

Амінокислотний пул утворюється в результаті гідролізу їжі та клітинних білків. Це становить близько 100 г для особини вагою 70 кг і є достатнім для забезпечення відновлення білків організму. На жаль, лише 75% відновлюється та переробляється для відновлення білка, а 25% служать попередниками в синтезі інших амінних сполук. Це пояснює необхідність споживання дієтичних білків для компенсації цього дефіциту. Тому метаболізм амінокислот є частиною азотистого обміну в організмі.

Азот надходить в організм у формі сполук і переважно у формі білків. Вони занадто великі, щоб проходити через кишкову стінку. Вони будуть проходити поступовий процес гідролізу, який починається в шлунку і закінчується в кишечнику, що називається травленням. Амінокислоти, мономери білків, виділяються під дією протеколітичних ферментів і всмоктуються в тонкому кишечнику.

2.1 - Травлення в шлунку

Шлунок виділяє шлунковий сік, який містить соляну кислоту та пепсиноген (профермент). Соляна кислота, занадто розбавлена, щоб забезпечити гідролітичну дію, діє як бактерицид і денатурує білки, щоб забезпечити ефективну атаку протеаз. Пепсиноген активується розщепленням послідовності інактивуючих амінокислот під дією соляної кислоти або автокаталізом під дією пепсину. Пепсин - це ендопептидаза, стабільна в кислому середовищі, яка виділяє пептиди та деякі амінокислоти.

2.2 - Травлення ферментами підшлункової залози

Поліпептиди, що утворюються в результаті дії пепсину, зазнають при надходженні в тонкий кишечник дії ферментів підшлункової залози, які відновлюватимуть їх до олігопептидів та деяких амінокислот. Вивільнення та активація проферментів контролюються двома гормонами, cхолецистокінін та секретин, виявляється в травному тракті. A ентеропептидаза, Синтезується клітинами слизової кишечника і знаходиться на їх поверхні, активує трипсин, розщеплюючи трипсиноген для видалення гексапептиду з N-кінцевого кінця. Трипсин стає активатором всіх інших ферментів підшлункової залози, що також виділяються у формі проферментів. Як ми бачимо, ентеропептидаза, таким чином, запускає каскад протолітичних дій. Кожен з ферментів підшлункової залози є специфічним для гідролізованого пептидного зв’язку. Наприклад, лише пептичний зв’язок, в якому задіяна карбоксильна функція аргініну або лізину, гідролізується трипсином. Що стосується хімотрипсину, він гідролізує пептидний зв’язок, в який втручається карбоксильна функція триптофану, фенілаланіну тирозину, лейцину або метіоніну.

2.3 - Травлення ферментами тонкої кишки

Слизова кишечника виробляє амінопептидази які гідролізують олігопептиди і послідовно вивільняють вільні амінокислоти з N-кінцевого кінця.

2.4 - Поглинання вільних амінокислот і дипептидів.

В кінці травлення різними травними ферментами амінокислоти та дипептиди всмоктуються з тонкої кишки. Дипептиди гідролізуються до амінокислот у цитозолі клітин кишечника. Амінокислоти виводяться з ворітної вени і транспортуються до печінки. Вони там метаболізуються або випускаються в загальний обіг.

На відміну від мономерів вуглеводів і жирів, надлишок амінокислот не може зберігатися. Вони зазнають першої деградації, яка видаляє α-аміновану групу або шляхом трансамінування, або шляхом окислення. Іон амонію відновлюється і переробляється з утворенням іншої амінокислоти або видаляється. Вуглецевий скелет, отриманий після відходу аміногрупи, також може бути відновлений для синтезу відповідної амінокислоти або служити попередником для синтезу вуглеводів (у випадку глікоформуючих амінокислот) або перетворений в ацетил-КоА для синтезу жирних кислот (випадок кетогенних жирних кислот)

3.1 - ТРАНСАМІНАЦІЯ

3.1.1 - Амінотрансферази

Трансамінування або амінотрансфер - це загальна реакція метаболізму амінокислот, оскільки вона бере участь як в їх катаболізмі, так і в їх синтезі. Це процес, який призводить до обміну α-амінової групи між амінокислотою та α-ацетацидом. Ферменти, що каталізують такі реакції, називаються амінотрансферази або трансамінази. амінотрансферази основні існують в Росії

вся тканина і каталізована реакція оборотна. Залученим кофактором є піридоксальфосфат (протетична група всіх амінотрансфераз). Походить з вітаміну В6. У реакціях трансамінування, спрямованих на деградацію амінокислот, акцептором α-амінарної групи завжди є α-етоглутарат. Це призводить до утворення глутамату.

Дві амінотрансферази: Аспартатамінотрансфераза і Аланінамінотрансфераза заслуговують на особливу увагу. Дійсно, вони вважаються важливими маркерами при виявленні в крові. Вони вказують на пошкодження серця в разі інфаркту або печінки у випадку вірусного гепатиту. Загальна реакція, що каталізується амінотрансферазами, проілюстрована на малюнку 1.

Рисунок 1 - Загальна схема реакції, каталізованої амінотрансферазою.

3.1.2 - Механізм трансамінування

Піридоксаль-фосфат пов’язаний із залишком лізину апоферменту амінотрансферази ковалентним зв’язком у вигляді основи SCHIFF (іміновий зв’язок) за відсутності субстрату. Утворення ферментно-субстатного комплексу призводить до розриву зв'язку з лізином та його реформації з α-аміном амінокислоти (етап 1). Після витіснення подвійного зв’язку (етап 2) та гідролізу комплексу (етап 3) α-амінна група переноситься в кофермент з утворенням піридоксамін фосфату та вивільненням вуглецевого скелета деградованої амінокислоти. У присутності -цетоглутарата три стадії проходять в зворотному порядку і призводять до утворення глутамату. Різні кроки показані на малюнку 2