Биологическая химия

Процесс переаминирования широко распространен в живой природе. Он имеет первостепенное значение в обмене аминокислот. В процессе переаминирования обязательно участвует одна из двух дикарбоновых аминокислот — глютаминовая или аспарагиновая, которые в виде соответствующих им кетокислот — α-кетоглютаровой и щавелевоуксусной — могут взаимодействовать с большинством аминокислот, за исключением лизина, треонина и аргинина. Особенностью этого процесса является его легкая обратимость.

В обмене веществ реакции переаминирования имеют важное значение, так как от них зависят такие процессы, как:

   1. биосинтез многих заменимых аминокислот из соответствующих им кетокислот;

   2. распад аминокислот;

   3. объединение путей углеводного и аминокислотного обменов, когда из продуктов распада глюкозы, например пировиноградной кислоты, может образоваться аминокислота аланин, и наоборот.

Определение некоторых аминотрансфераз имеет важное значение в клинике. Это относится к определению в сыворотке крови глютамат-щавелевоуксусной и глютамат-пировиноградной аминотрансфераз (ГЩУТ и ГПТ). Первый из этих ферментов обеспечивает синтез аспарагиновой кислоты из щавелевоуксусной за счет NH₂-группы глютаминовой кислоты, а второй — катализирует образование аланина из пировиноградной кислоты.

На основании различного распределения трансаминаз в сердце и печени установлено, что при инфаркте миокарда в сыворотке преимущественно повышается активность ГЩУТ, а при заболеваниях печени — ГПТ.

Декарбоксилирование

Декарбоксилирование аминокислот заключается в отщеплении от аминокислот СО₂ с образованием при этом аминов^ и катализируется ферментами декарбоксилазами. Процесс происходит по следующей схеме:

Таким путем из триптофана образуется гриптамин и серотонин (5-оксигриптамин), из гистидина — гистамин, из глютаминовой кислоты — γ-аминомасляная кислота. Образующиеся при этом амины оказывают на организм мощный биологический эффект, в связи с чем их называют биогенными аминами.

Так, введение гистамина вызывает:

   1. расширение капилляров и соответственно повышение их проницаемости;

   2. сужение крупных сосудов;

   3. сокращение гладкой мускулатуры различных органов и тканей;

   4. возбуждение секреции соляной кислоты в желудке.

Серотонин способствует повышению кровяного, давления и сужению бронхов. Противоречиво действие серотонина на центральную нервную систему, когда малые количества подавляют, а более значительные количества, наоборот, стимулируют центральную нервную систему.

γ-Аминомасляная кислота является медиатором центральной нервной системы. В организме большие количества гистамина и серотонина находятся в неактивной, связанной форме в различных тканях. Биологическое действие проявляют только свободные формы этих веществ. Распад гистамина и серотонина и других биогенных аминов происходит при посредстве неспецифической моноаминоксидазы.

Конечные продукты распада аминокислот

В результате различных превращений аминокислот в тканях организма образуются аммиак, углекислый газ и вода. Углекислый газ частично выводится из организма, а оставшаяся часть используется для синтетических процессов, например для синтеза жирных кислот, пуриновых оснований и др.

Аммиак образуется в организме при дезаминировании аминокислот, при распаде некоторых веществ, таких, как пуриновые и пиримидиновые основания, глютамин и др. Например, в почках аммиак выделяется при распаде глютамина.

Аммиак для организма является очень сильным токсическим веществом. Например, повышение его концентрации в крови только на 5% приводит к гибели кроликов. Поэтому организм в ходе эволюции выработал различные эффективные механизмы его обезвреживания. К основным из них относятся: образование глютамина, восстановительное аминирование, нейтрализация кислот, синтез мочевины.

Образование глютамина имеет важное значение для организма. Это связано с тем, что синтез глютамина в основном происходит в местах непосредственного образования аммиака, например в печени и мозге, где обнаружена активная глютаминсинтетаза — фермент, катализирующий этот процесс. В результате этого предотвращается проявление токсического действия аммиака. Обезвреженный таким путем NH₃ может быть использован организмом в качестве источника азота, например, для синтеза пуриновых и пиримидиновых оснований, мукополисахаридов (глюкозамин). Это характеризует взаимосвязь белкового обмена с обменом нуклеиновых кислот и углеводов. Глютамин выступает в этих процессах в качестве транспортной формы аммиака.

Восстановительное аминирование представляет собой процесс, обратный дезаминированию. Он обеспечивает связывание аммиака кетокислотами с образованием соответствующих им аминокислот. В организме обнаружена активная ферментная система, которая катализирует восстановительное аминирование α-кетоглютаровой кислоты с образованием глютаминовой.