Превращение углеродного скелета аминокислот

Азот аминокислот, отщепляемый, как правило, на ранних стадиях катаболизма, включается в общий метаболический пул. В зависимости от потребностей организма он может рсутилизироваться в анаболических процессах или включаться в конечный продукт обмена азота — мочевину и экскретироваться из организма.

Безазотистые углеродные остатки аминокислот образуют кислоты, чаше всего кетокислоты, которые далее деградируют по общим путям катаболизма других окисленных углеводородов (рис. 24.7).

Метаболиты, образующиеся из углеродных скелетов аминокислот, либо непосредственно включаются в цикл трикарбоновых кислот, либо превращаются в пируват и через ацетил-КоА деградируют до образования конечных продуктов — С0₂ и Н₂0. В зависимости от потребностей организма безазотистые метаболиты могут включаться в синтез глюкозы (гликогенные аминокислоты) либо в синтез высших жирных кислот (кетогенные аминокислоты).

Гликогенные и кетогенные аминокислоты.

К гликогенным аминокислотам относятся тс аминокислоты, при катаболизме которых образуются непосредственные предшественники глюкозы, вовлекаемые в процесс глюконеогенеза — пируват, оксалоацетат, фосфоеноилпируват (таких аминокислот 14), либо в жиры (кетогенные, одна аминокислота), либо и в углеводы, и в жиры (гликогенные и кетогенные, 5 аминокислот). Таким образом, классификация.

Рис. 24.7. Метаболиты, образующиеся из углеродных скелетов аминокислот.

аминокислот по признаку кстогснности или гликогенности достаточно условна, поскольку интермедиаты некоторых из них могут включаться как в синтез углеводов, так и жиров (табл. 24.2).

На рис. 24.8 представлены пути окислительного распада аминокислот с разветвленной цепью — кетогенной аминокислоты лейцина, а также валина и изолейцина, являющихся одновременно кетогенными и гликогенными. В процессе метаболических превращений валина происходит образование сукцинил-КоА, который через цикл ТКК и при участии некоторых других ферментов может превратиться в пируват, а затем в глюкозу. В то же время лейцин дает непосредственно кетопродукт ацетоацетат и, кроме того, ацетил-КоА, из которого также может образовываться ацетоацетат. Изолейцин дает аиетил-КоА и пропионил-КоА. Через метил малой ил-КоА пропионил-КоА превращается в сукцинил-КоА, и, следовательно, его надлежит считать гликогенным, а так как ацетил-КоА — кетогенное соединение, то изолейцин можно отнести одновременно к обеим категориям.

Таблица 24.2. Гликогенные и кетогенные аминокислоты

Рис. 24.8. Пути катаболизма аминокислоте разветвленной цепью

Рис. 24.9. Пути катаболизма ароматических аминокислот.

К группе аминокислот, безазотистые остатки которых способны метаболизировать как по пути углеводного, так и липидного обмена, относятся ароматические аминокислоты — триптофан, фенилаланин, тирозин, схема путей катаболизма которых приведена на рис. 24.9.

Метаболические превращения триптофана приводят к образованию различных важных соединений, в том числе серотонина — вещества, присутствующего в нервной, а также в некоторых других тканях млекопитающих, обладающего мощным вазопрессорным действием; индолилуксусной кислоты — ростового вещества растений (типа ауксина); витамина никотиновой кислоты, необходимой для синтеза ни коти нам ид ных коферментов (НАД* и НАДФ⁺).

Катаболизм триптофана в организме идет в основном по кинурениновому пути (около 95%) и лишь незначительной частью — по серотон и новому, в процессе которого образуется индолилуксусная кислота, которая выводится из организма с мочой.

Основные метаболиты, образующиеся в процессе катаболических превращений фенилаланина и тирозина, приведены ниже:

Следует отметить, что окислительный распад фенилаланина и тирозина представляет особый интерес в связи с тем, что многие врожденные нарушения белкового обмена связаны именно с обменом этих аминокислот, например наследственная болезнь фенилкетонурия (фенилпировиноградная олигофрения). Причиной этого заболевания является потеря способности организма синтезировать фермент фенилаланин-4-монооксигеназу. катализирующую превращение фенилаланина в тирозин. Это приводит к накоплению фенилаланина в тканях, а следовательно, и продуктов его трансаминирования фенилпировиноградной и фенилуксусной кислот, оказывающих токсическое действие на организм, и в первую очередь на ЦНС, вызывая расстройство психической деятельности человека.

Распад тирозина начинается с трансаминирования, приводящего к образованию л-оксифенилпировиноградной кислоты. Последняя при действии фермента оксидазы л-оксифенилпировиноградной кислоты (медьсодержащий белок) катализирует превращение своего субстрата в гомогентизиновую кислоту, причем реакция эта включает в себя декарбоксилирование, окисление, гидроксилирование ароматического ядра и миграцию боковой цепи. Оксилаза гомогентизиновой кислоты — фермент, нуждающийся в ионах двухвалентного железа, катализирует образование из гомогентизиновой кислоты малеилаиетоуксусной кислоты. Последняя превращается в соответствующее транссосдинение — фумарилацетоуксусную кислоту, расщепление которой приводит к образованию, во-первых, фумаровой кислоты, которая подвергается дальнейшим превращениям при участии ферментов цикла ТКК, и, во-вторых, ацетоуксусной кислоты, которая может либо войти также в цикл ТКК (в форме ацетил-КоА), либо превратиться в жирные кислоты.