Дополнительный учебный материал к теме «Обмен простых белков» для студентов аграрного факультета специальность «Ветеринария», «Ветсанэкспертиза»

Организм животного и человека не обладает способностью синтеза углеродных скелетов α-кетокислот. Механизм, осуществляющий синтез природных аминокислот из α-кетокислот и аммиака, был назван А. Е. Браунштейном трансреаминированием. Он осуществляется по схеме, представленной выше, но так как все реакции обратимы, осуществляется в обратном направлении. Таким образом, трансреаминирование представляет собой путь синтеза аминокислот из NH₃ и соответствующей ей кетокислоты. Трансреаминирование сводится к восстановительному аминированию α-кетоглутаровой кислоты (реакцию катализирует НАДФН+Н⁺-зависимая глутаматдегидрогеназа).

Рисунок 17. Схемы реакций декарбоксилирования отдельных аминокислот и соединений, являющихся промежуточными в синтезе нейромедиаторов и гормонов

Высокая активность трансаминаз в органах и тканях человека служит основанием для определения ряда трансаминаз в сыворотке крови человека при органических и функциональных поражениях различных органов. Наибольшее значение для клинических исследований имеют две трансаминазы — аспартат-аминотрансфераза (АсАТ) и аланин-аминотрансфераза (АлАТ). При острых и хронических заболеваниях сопровождающихся деструкцией клеток и приводит к выводу ферментов из очага поражения в кровь. Так, например, уровень АсАТ в сыворотке крови уже через 3–4 часа после развития инфаркта миокарда повышается в 20–30 раз.

Одним из путей обмена аминокислот является их декарбоксилирование сопровождающееся отщеплением СО₂ и образованием биогенных аминов. На Рисунке 17 представлены реакции декарбоксилирования некоторых аминокислот.

Образующиеся продукты обладают фармакологическим действием.

Серотонин — регулирует артериальное давление, температуру тела, дыхание, почечную фильтрацию и является медиатором нервных процессов в ЦНС. Является высокоактивным биогенным амином сосудосуживающего действия.

Дофамин — является предшественником катехоламинов (норадреналина и адреналина).

Гистамин — оказывает широкий спектр биологического действия. Обладает сосудорасширяющим свойством, вызывая расширение сосудов в очаге воспаления, ускоряя приток лейкоцитов и тем самым способствуя активации защитных свойств организма.

ГАМК — γ-аминомасляная кислота обладает тормозящим действием на деятельность ЦНС. Введение животным приводит к утрате условных рефлексов. В клинике используется как лекарственное средство при некоторых заболеваниях ЦНС.

Накопление биогенных аминов может отрицательно сказаться на состоянии животного. Однако в организме животных существует механизм их детоксикации путем их окисления в альдегиды по следующей схеме (Рисунок 18):

Рисунок 18. Механизм инактивации биогенных аминов

Пути обезвреживания аммиака в тканях животных

Аммиак весьма токсичен и поэтому накопление его в органах и тканях в больших количествах может привести к смерти. Несмотря на постоянное образование, концентрация аммиака в организме незначительна. Это объясняется его немедленным обезвреживанием с образованием нетоксичных для организма соединений.

Синтез аммонийных солей органических кислот протекает только в почках и занимает небольшое место в процессе детоксикации аммиака. Одним из путей связывания аммиака в организме является биосинтез глутамина (и возможно, аспарагина). Обезвреживания NH₃ в реакциях с кислотами глутаминовой и аспарагиновой представлен в схеме (Рисунок 19).

Рисунок 19. Образование амидов дикарбоновых АМК в реакциях обезвреживания аммиака

Однако основным путем обезвреживания аммиака в организме животных является биосинтез мочевины. Мочевина — главный конечный продукт белкового обмена и обмена аминокислот. Впервые мочевина была обнаружена в 1773 г. И. В. Павлов и М. В. Ненцкий доказали, что синтез мочевины происходит в печени. У млекопитающих животных на долю азота мочевины приходится до 80–85 % всего азота мочи. В 1932 г. Г. Кребс и К. Гензеляйт вывели «уравнение» синтеза мочевины, получившее название Орнитиновый цикл мочевинообразования Кребса (Рисунок 20, 21).

В процессе эволюции живые организмы выработали различные типы азотистого обмена:

аммониотелический, конечный продукт обмена белков — аммиак, свойствен рыбам;

уреотелический, конечный продукт обмена белков — мочевина, характерен для человека и животных;

урикотелический, конечный продукт мочевая кислота, характерен для птиц и некоторых рептилий.

Особенности обмена некоторых аминокислот

В настоящее время помимо общих путей обмена аминокислот, довольно подробно изучены индивидуальные превращения почти всех аминокислот. В данном пособии нет необходимости этот вопрос в полном объеме, однако особенности обмена ряда аминокислот будут представлены далее.