Глутаминовая кислота, аспарагиновая кислота и аланин образуются одноступенчатой реакцией из центральных метаболитов. Они просты по структуре, и их синтез также не сложен.
Синтез глутаминовой кислоты.
Глутаминовая кислота синтезируется присоединением аммиака к a-кетоглутарату. Эта реакция способствует усвоению аммиака клетками и использованию его в синтезе других аминокислот. Кроме того, сама глутаминовая кислота используется как субстрат в синтезе некоторых аминокислот. Реакция катализируется глутаматдегидрогеназой. Донором водородов в этой реакции является НАДФН+Н+. Реакция восстановительного аминирования является обратной окислительному дезаминированию, в которой глютаматдегидрогеназа использует НАД+ в качестве акцептора водородов. Эта особенное отношение к коферментам придает глютаматдегидрогеназе своеобразные трансдегидрогеназные свойства, связывающие между собой НАД+ и НАДФ+ зависимые процессы.
. Синтез глутамина
Образование глутамина это еще одна реакция обеспечивающая ассимиляцию аммиака клеткой. Реакция экзэргоническая и использует АТФ для образования амидной связи. Глутаминсинтетаза, катализирующая эту реакцию представляет аллостерический фермент, с большим числом регуляторов. Аллостерическими ингибиторами глутаминсинтетазы у млекопитающих являются глицин, аланин, серин, карбомоилфосфат, активатором- a-кетоглутарат. У микроорганизмов регуляция активности этого фермента еще более сложная. Глутамин –это главная транспортная форма аммиака в крови и донор аминогруппы в синтезе многих азотсодержащих соединений.
|
|
Остальные простые реакции включают перенос аминогруппы (переаминирование) от глутамата или глютамина на метаболит центральных путей метаболизма для получения требуемой аминокислоты. Аспарагиновая кислота синтезируется переносом аминогруппы от глутамата на оксалоацетат.
. Синтез аспарагиновой кислоты.
Эта реакция – простой пример возможного использования аммиака клетками для синтеза аминокислот при посредничестве реакций, ассимилирующих аммиак (глутаматдегирогеназная реакция).
Образование аспарагина у млекопитающих отличается от образования глутамина. Аспарагинсинтетаза катализирует энергозависимый перенос аминогруппы глутамина на аспарагиновую кислоту, Это сопровождается более глубоким гидролизом АТФ.У микроорганизмов и растений механизм синтеза аспарагина аналогичен глутаминсинтетазной реакции и протекает с использованием аммиака
или
Образование аспарагина. Следует отметить использование AMФ вместо AДФ в этой реакции Это высвобождает больше энергии, необходимой для синтеза.
|
|
В основе механизма синтеза аланина также лежит переаминирование. В этой реакции участвуют глутаминовая (донор аминогруппы) и пировиноградная (акцептор аминогруппы) кислоты. У микроорганизмов в этой реакции возможно использование валина вместо глутамата.
. Синтез аланина
Нарушения путей превращения аминокислот в глутаминовую кислоту проявляются по-разному. При врожденной недостаточности дегидрогеназы пролина развивается гиперпролинемия I типа, а при недостаточности дегидрогеназы глутаминового полуальдегида - гиперпролинемия II типа. Оба типа наследуются, вероятно, по аутосомно-рецессивному типу и часто сопровождаются умственной отсталостью, однако эти нарушения не считаются опасными для жизни. Степень гиперпролинемии в случае типа II выше, чем при гиперпролинемии типа I. У больных с гиперпролнемией II типа в моче обнаруживается А'-пирролин-З-гидрокси-5-карбоксилат продукт распада гидроксипролина.
Гипераргининемия развивается при недостаточности аргиназы в печени (см раздел по механизмам образования мочевины).
При недостатке гистидазы в печени развивается гистидинемия, состояние которое наследуется по аутосомно-рецессивному пути. Большинство таких больных страдают умственной отсталостью и дефектами речи. Одновременно с повышением уровня гистидина в крови и моче наблюдается также возрастание выделения имидазолпирувата, который образуется в реакции переаминирования гистидина. Эта реакция альтернативного распада гистидина активируется в условиях блокады гистидазы. Цветную реакцию с FeCl2, которую используют для открытия фенилпирувата при диагностике фенилкетонурии дает и имидазолпируват,что порой может служить причиной ошибочного диагноза фенилкетонурии