Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

Автор А.Уайт, Ф.Хендлер, Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман

нокислот оказывается в составе либо пирувата, либо аце-тнл-СоА и таким образом включается в процессы метаболизма, характерные для углеводов и жирных кислот. В некоторых случаях, однако, в ходе деградации образуются метаболиты, которые имеют специфические метаболические функции. Некоторые из них были рассмотрены в гл. 20—22, другие встретятся ниже три рассмотрении судьбы индивидуальных аминокислот.

Деградация аминокислот не играет существенной роли в жизни фотосинтезирующих бактерий, которые синтезируют аминокислоты со скоростью, соответствующей потребностям роста; подобная ситуация характерна также и для культуры бактерий на среде, обеспечивающей рост. Многие микроорганизмы могут расти, однако, на среде, в которой основным источником углерода являются одна или несколько аминокислот, из них образуются все вещества, необходимые для жизни. У таких микроорганизмов (особенно псевдомонад) метаболические пути превращений аминокислот аналогичны тем, которые осуществляются в печени позвоночных. Некоторые примеры таких путей будут приведены ниже.

23.1. Гликогенные и кетогенные аминокислоты

Превращение аминокислот в предшественники углеводов и, следовательно, потенциально либо в глюкозу и гликоген, либо в ке-

934

23. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. IV

935

тоновые тела, было изучено на животных в состоянии голодания, с экспериментальным диабетом или получавших флоридзин. В последних двух случаях после введения аминокислоты увеличивалась экскреция почками либо глюкозы, либо кетоновых тел; в опытах на голодающих животных можно выяснить, приводит ли введение аминокислоты к увеличению содержания гликогена в печени.

Превращения, которые приводят к образованию пировиноград-ной, щавелевоуксусной или ?-кетоглутаровой кислот, обеспечивают возможность образования гликогена; в то же время пути, приводящие к ацетил-СоА или ацетоацетату, называют кетогенными, поскольку их конечными продуктами являются ацетоацетат и ацетон, причем последний образуется при декарбоксилировании первого. Пути гликогенеза (гл. 15) и кетогенеза (гл. 17) были описаны выше. На основе приведенных данных можно, следовательно, выделить группу гликогенных, а также группу кетогенных аминокислот (табл. 23.1).

Таблица 23.1 Гликогенные и кетогенные аминокислоты

Гликогенные

Кетогенные

Гликогенные и кетогенные

Алании Гистидин Лейцин Изолейшш

Аргинин Оксипролин Лизин

Аспарагин Метионин Фенилаланин

Аспарагиновая кислота Пролин Тирозин

Цистин Серин

Глутаминовая кислота Треонии

Глутамин Триптофан

Глицин Валпн

Начальной стадией метаболизма большинства аминокислот является удаление ?-аминогруппы путем переаминирования (разд. 20.3.2) или окисления (разд. 21.4.3). Поэтому в последующем обсуждении будет рассматриваться в основном судьба соответствующей а-кетокислоты.

23.2. Метаболическая судьба индивидуальных аминокислот

23.2.1. Алании, глутаминовая и аспарагиновая кислоты

В результате удаления ?-аминогруппы у каждой из этих трех аминокислот образуются ?-кетокислоты — промежуточные продук-

936

III. МЕТАБОЛИЗМ

ты цикла трикарбоновых кислот. Глутаминовая кислота может вступить в переаминирование со многими кетокислотами (разд. 21.4.1) или подвергнуться окислению в митохондриях глут-аматдегндрогеназой (разд. 21.4.3.1); из аспарагиновой кислоты и аланнна в результате переаминирования образуются оксалоацетат и пируват соответственно. Превращения образовавшихся а-ке-токислот протекают по рассмотренным выше путям.

23.2.2. Орнитин, пролин и оксипролин

Орнитин и пролин, исходным соединением для образования которых является глутаминовая кислота (разд. 21.4.3), могут снова превратиться в нее. Окисление пролина до Д'-пирролин-5-карбоно-вой кислоты происходит под действием пролиноксидазы митохондрий; этот фермент отличен от NADPH-зависимой редуктазы, участвующей в образовании пролина (разд. 20.3.2.5). Далее в результате гидролиза образуется глутамилполуальдегид; он может образоваться также из орнитина путем переаминирования. Окисление до глутаминовой кислоты завершает последовательность превращений.

Оксипролин окисляется в печени микросомальной цптохромза-висимой оксидазой, а в почках оксидазой L-аминокислот в А'-пир-ролин-З-окси-5-карбоновую кислоту; из нее в результате реакций,

NADH

оксипиролин

СН3 СНО

I I

ССООН + СООН

О

чировино-граЭная (иолота

глиокси-лова я кислота

—СН, I " -

НС^ /Снсоон

N

Д-пирролин-3-окси-5-кврбоновая кислота

но—сн—сн,

НС II

О

СНСООН I

NH,

у-оксиглутамил-Б-пшу-альЭегиЗ

НО—СН—СН, аминогпранссэе- НО—СН—СН,

I I . рам ? ?

ССООН-л-' НООС СНСООН

НООС

О

?-кето-?-оксиглута-ровая кислота

НО—СН—СН,

I

I «-

НООС СООН НООС ??2

яблочная кислота 2-окси-4-аминобути-

рат

Рис. 23.1. Метаболические превращения оксипролина млекопитающих.

??2

apMmpo-y-oKCH-L-rviyma-миновая кислота

? -со.

НО—СН—СН,—СН,

23. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. IV

937

аналогичных тем, которые осуществляются в ходе метаболизма пролина, образуется эритро-Г-у-оксиглутамат. Далее в результате переаминирования образуется ?-кето-у-оксиглутарат; в ходе реакции альдолазного типа он расщепляется на глиоксиловую и пиро-виноградную кислоты (рис. 23.1, путь А). Судьба глиоксиловой кислоты описана ниже (разд. 23.2.6). В мозге оксиглутамат де-карбоксилируется до 2-окси-4-аминобутирата, из которого далее образуется малат (путь В).

В единственном сообщении приводятся данные о том, что у двенадцатилетней девочки (у которой наблюдалась задержка умственного развития) из-за недостаточности фермента, осуществляющего окисление оксипролнна в А'-пирролнн-З-окси-б-карбоновую кислоту, концентрация свободного оксипролнна в плазме и моче была увеличена по сравнению с нормой в 20—40 раз. Выведение оксипролнна с мочой может увеличиваться при состояниях, характеризующихся ускоренным обновлением коллагена, например при быстром росте костей у детей или при заболеваниях, влияющих на метаболизм коллагена.

1

23.2.3. Глутамин

Глутамин превращается в глутаминовую кислоту и ??3 под действием глутаминазы (разд. 21.4.3.2). Описаны два изофермен-та глутаминазы, один из которых является фосфатзависимым. Эти изоферменты широко распространены.

Интерес к превращениям глутамина обусловлен рядом обстоятельств: 1. Положение равновесия глутаматдегидрогеназной реакции сильно смещено в направлении синтеза глутамата, поэтому неясно, может ли глутамат служить столь же эффективным, как глутамин, источником NHj. 2. Функционирование глутаминазы почек способствует удержанию в организме катионов и поддержанию нормальной концентрации водородных ионов в жидкостях организма. Роль глутамина и глутаминазы рассматривается в гл. 33. Глутамин, выступая в качестве донора амидного азота, участвует в синтезе различных соединений, в частности пуринов и пиримидинов (гл. 24), гексозаминов (гл. 15) и некоторых аминокислот (гл. 21),

23.2.4. Аспарагин

По имеющимся данным, аспарагин функционирует в следующих процессах: 1) в синтезе белка, 2) в образовании аспартата и NH3 (под действием аспарагиназы) и 3) в переаминировании с сс-ке-тосукшшамовой кислотой. Не имеется сведений об участии аспарагина в переносе амидного азота в реакциях, подобных тем, которые характерны для глутамина.

26—1358

938

III. МЕТАБОЛИЗМ

23.2.5. Серии

Превращение серина в глицин и №· 10-метилентетрагидрофолат было описано выше (разд. 21.4.2.8). Главное превращение, которое претерпевает серии, — это ?,?-дегидратация, катализируемая ферментом, называемым серин-треонин-дегидратазой, поскольку субстратами для фермента млекопитающих являются обе аминокислоты:

nh2

Г nhs 1

-НоО

—*~ Lch2=c—coohJ

носн2—сн—соон

серии дегидрозланин nh

сн3—c-coohj-- сн3—с—соон + nh3

II

о

пировнноградная кислота

Высокоочищенная дегидратаза (М 98 ООО), выделенная нз печени овцы, состоит из двух нендентичных субъединиц (М 41 ООО и 47 ООО). Меньшая субъединица ковалентно связана со своим коферментом, идентифицированным как ц-кетомасляная кислота. Последняя, вероятно, образует шиффово основание с аминокислотой — субстратом. Этот фермент, следовательно, подобен гистидиндекарбокси-лазе (разд. 22.5.3.1), уроканазе (разд. 23.2.14) и ряду других ферментов обмена аминокислот в том отношении, что он содержит карбонильный кофактор, не являющийся пиридоксальфосфатом.

Активность серин-треонин-дегидратазы печени увеличивается после введения глюкагона (гл. 46) или кортикостероидов (гл. 45).

Деградация серина может осуществляться также путем переаминирования с образованием ?-оксипировиноградной кислоты; из последней могут образоваться глюкоза и гликоген (разд. 21.4.2.4). Участие серина в синтезе цистеина (разд. 21.4.2.3), триптофана (разд. 20.4.1.11) и липидов (разд. 18.1.2.1) было рассмотрено выше.

23.2.6. Глицин

Главным путем метаболизма глицина является катализируемое глицин-синтазой обратимое превращение, в результате которого образуется №¦ 10-метилентетрагидрофолат и освобождаются С02 и NH3. Кроме того, глицин может превращаться в серии, разд. 21.4.2.6, а затем в пируват.

23. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. IV

?39

В реакции, катализируемой глицин-оксидазой (оксидазой D-аминокнслот), образуется глиоксиловая кислота:

?,???„—СООН -г 02 + Н20 -> 0=CH—СООН -j- NH3 + Н202

глнцин глиоксиловая

кислота

Глиоксиловая кислота относится к числу метаболитов, участвующих во многих реакциях у млекопитающих и других организмов (разд. 24.2.1.6). При окислении ее образуется щавелевая кислота; это превращение представляет интерес в связи с врожденным заболеванием — первичной оксалурией, при котором наблюдается увеличенное образование оксалата, сопровождающееся прогрессирующим отложением оксалата кальция в почках и других тканях; возникающие при этом функциональные нарушения могут приводить к гибели в раннем возрасте.

Помимо глиоксилата единственным другим известным предшественником оксалата у человека является аскорбиновая кислота. Не имеется, однако, данных о нарушениях метаболизма аскорбиновой кислоты, приводящих

страница 81
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126

Скачать книгу "Основы биохимии. Том 2" (8.40Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(21.10.2019)