Непрямое дезаминирование аминокислот (трансдезаминирование).

Большинство аминокислот не способно к прямому дезаминированию (ФМН-зависимые оксидазы функционируют при рН =10) и подвергаются непрямому дезаминированию. Такой механизм протекает в две стадии:

1) Трансаминирование аминокислоты с α-кетоглутаровой кислотой (аминотрансферазы, ПФ), что приводит к образованию α-кетокислоты и глутамата.

2) Глутамат окислительно дезаминируется глутаматдегидрогеназой (НАД), что приводит к выделению аммиака и α-кетоглутаровой кислоты.

Биологическая роль трансдезаминирования: обе стадии непрямого дезаминирования обратимы, что обеспечивает как катаболизм аминокислот, так и возможность синтеза практически любой аминокислоты из соответствующей α-кетокислоты.

Обмен аммиака.

Источники аммиака: трансдезаминирование аминокислот, дезаминирование биогенных аминов и нуклеотидов. Часть аммиака образуется в кишечнике в результате гниения белков. Концентрация аммиака в крови воротной вены выше, чем в общем кровотоке. В печени задерживается значительное количество аммиака, чтобы поддерживать низкое содержание его в крови (0,02-0,04 ммоль/л). Аммиак - токсичное соединение. Даже небольшое повышение его концентрации - гиперамонемия (0,6 ммоль/л) вызывает судороги. К симптомам гипераммониемии относятся: раздражение ЦНС, рвота, судороги, потеря сознания, кома, летальный исход.

Механизм токсичности аммиака:

- способствует развитию алколоза (рН >7), т.к. связывает Н⁺с образованием NН₄⁺;

- способствует восстановительному аминированию α-кетокислот; из-за снижения а-кетокислот тормозятся реакции трансаминирования, ЦТК, подавляется дыхание, образование АТФ, что приводит к усилению синтеза кетоновых тел из ацетил-КоА в печени.

- стимулирует синтез глутамина в нервной ткани (отек ЦНС) и снижается образование ГАМК.

Механизм обезвреживания аммиака: основной реакцией связывания аммиака, протекающей во всех тканях организма, является синтез глутамина под действием глутаминазы с затратой АТФ. Глутамин (амид глутаминовой кислоты) легко транспортируется через клеточные мембраны и с током крови транспортируется в кишечник и почки. В почках происходит гидролиз глутамина под действием глутаминазы с образованием глутамата и аммиака. Этот процесс является одним из механизмов регуляции кислотно-щелочного равновесия и сохранения важнейших катионов Nа⁺ и К⁺. В почках образуется и выводится около 0,5 г солей аммония (сульфаты, хлориды) в сутки.

В мозге и некоторых других органах может протекать восстановительное аминирование (реаминирование) и трансаминирование а-кетокислот. Этот механизм обезвреживает аммиак и, одновременно, является вариантом биосинтеза заменимых аминокислот и α-кетокислот, образованных при окислении глюкозы.

Основной путь обезвреживания аммиака (80-85%) - биосинтез мочевины - протекает только в печени. Мочевина – основной конечный продукт, в составе которого из организма выводится избыток азота. Синтез мочевины в печени называется орнитиновым циклом. Орнитиновый цикл обеспечивает две функции: предотвращает накопление аммиака и приводит к синтезу заменимой аминокислоты аргинина. Молекула мочевины содержит два атома азота. Первый атом азота поступает в цикл в виде аммиака, второй атом азота вводится в мочевину из аспарагиновой кислоты. Источником аммиака являются реакции окислительного дезаминирования глутамата и аммиак, доставляемый в печень с кровью воротной вены. В митохондриях гепатоцитов под действием карбамоилфосфатсинтетазы-1 аммиак превращается в карбамоилфосфат, взаимодействует с орнитином и в виде цитруллина выносится в цитозоль. Далее происходит взаимодействие с аспартатом, образующийся аргининосукцинат распадается с образованием аргинина и фумарата под действием аргиназы аргинин образует мочевину и орнитин. Пополнение количества аспарагиновой кислоты происходит через взаимосвязь орнитинового цикла с ЦТК. Фумарат восстанавливается в малат, который окисляется НАД-зависимой дегидрогеназой с образованием оксалоацетата. Оксалоацетат трансаминируется и пополняет количество аспарагиновой кислоты.

При регенерации аспартата из фумарата НАДН₂ через ЦПЭ обеспечивает синтез 3 АТФ. За один оборот орнитинового цикла расходуются три АТФ (две - образование карбамоилфосфата, и одна при синтезе аргининосукцината), поэтому орнитиновый цикл сам обеспечивает себя энергией.