Основные пути биосинтеза аминокислот

Раздел 2. Тема 11. Обмен аминокислот.

Растения и многие виды бактерий содержат ферментные системы, необходимые для синтеза всех требуемых α-кетокислот. Животные утратили способность синтезировать некоторые α-кетокислоты, которые соответствуют незаменимым аминокислотам. Другие α-кетокислоты (соответствующие заменимым аминокислотам) могут образовываться в результате метаболизма иных веществ.

1. Синтез заменимых аминокислот.

В организме человека возможен синтез восьми заменимых аминокислот: Ала, Асп, Асн, Сер, Гли, Глу, Глн, Про. Углеродный скелет этих аминокислот образуется из глюкозы, а α-аминогруппа вводится в соответствующие α-кетокислоты в результате реакций трансаминирования. Универсальным донором α -аминогруппы служит глутамат. Реакцию трансаминирования катализируют ферменты аминотрансферазы (трансаминазы) с участием кофермента пиридоксальфосфата (ПФ, производное витамина В6). Пиридоксальфосфат является обязательным компонентом активного центра трансаминаз и многих других ферментов, для которых субстратами служат аминокислоты.

Путём трансаминирования α-кетокислот, образующихся из глюкозы, синтезируются аминокислоты:

Эти реакции легко обратимы. При этом происходит образование глутамата.

ала + α-кетокислота ^{аланиновая трансаминаза (АЛТ), ПФ} ПВК + глу

асп + α-кетокислота ^{аспарагиновая трансаминаза (АСТ), ПФ} ЩУК + глу

В сыворотке крови здоровых людей активность этих трансаминаз в тысячи раз ниже, чем в паренхиматозных органах. Поэтому органические поражения при острых и хронических заболеваниях, сопровождающиеся разрушением клеток, приводят к выходу трансаминаз из очага поражения в кровь. Так, уже через 3–5 ч после развития инфаркта миокарда уровень АСТ в сыворотке крови резко повышается (в 20–30 раз). Максимум активности обеих трансаминаз крови приходится на конец первых суток, а уже через 2–3 дня при благоприятном исходе болезни уровень сывороточных трансаминаз возвращается к норме. Напротив, при затяжном процессе или наступлении повторного инфаркта миокарда наблюдается новый пик повышения активности этих ферментов в крови. Этим объясняется тот факт, что в клинике трансаминазный тест используется не только для постановки диагноза, но и для прогноза и проверки эффективности лечения.

При поражениях клеток печени, например, при гепатитах, наблюдается медленное повышение уровня АЛТ в сыворотке. При коронарной недостаточности (стенокардия, пороки сердца и др., кроме инфаркта миокарда) гипертрансаминаземия или не наблюдается, или незначительна. Повышение уровня трансаминаз в сыворотке крови отмечено и при некоторых заболеваниях мышц: при обширных травмах, гангрене конечностей и прогрессивной мышечной дистрофии.

Пара α-кетоглутарат и глутамат широко участвуют в метаболическом потоке азота. Например, с помощью реакций трансаминирования осуществляется «переброска» аминного азота из мышц в печень. В работающей мышце происходит образование аланина из пировиноградной кислоты путем трансаминирования с глутаматом. Аланин поступает в кровь и затем поглощается печенью. В печени происходит обратная реакция, в результате которой образуется пируват, направляемый в глюконеогенез.

Поскольку реакции обратимы, то они играют большую роль как в процессе синтеза аминокислот, так и при их катаболизме. Такие реакции, выполняющие двойную функцию, называют амфиболическими.