BIBL - Междинен метаболизъм

Документи

МЕЖДИННИ МЕТАБОЛИЗМИ Cornelia Pencea, Constantin Ionescu-Trgovite1. Протеинов метаболизъм

А. Аминокиселинен метаболизъм

А.1 Дефиниция на аминокиселини

Има 20 основни аминокиселини, определени от генетичния код, които съществуват във всички живи организми. Аминокиселините съдържат централен въглероден атом в позицията, към която са прикрепени карбоксилна група и друга амино, водороден атом (ковалентно свързан) и странична верига (R), които правят разликата между 20-те аминокиселини (фиг. 1) ( 18, 65).

Фиг.1 Обща структура на аминокиселините Изключение от общата формула е пролинът, който има вторична аминна функция. Десет от 20-те аминокиселини могат да се синтезират в клетките и се наричат несъществени. Останалите десет аминокиселини, наречени основни, изобщо не се синтезират или се синтезират в количества, твърде малки за нуждите на организма (18, 23). Съкращенията, използвани в тази статия за различните аминокиселини, са показани в таблица 1.1.

Таблица 1.1. Съкращения за аминокиселини, използвани в текста (18)

А.2. Биосинтез на аминокиселини

Всички свободни аминокиселини, които съществуват в даден момент в тялото, формират общия метаболитен фон на аминокиселините. Аминокиселините от този фон се осигуряват чрез хидролиза на хранителни и тъканни протеини, както и чрез ендогенен синтез на непротеинови молекули (18, 65).

Ендогенният синтез на несъществени аминокиселини включва както източник на въглеродни атоми (въглеводородния скелет), така и източник на азотни атоми (аминогрупата).

A.2.1. Източници на въглеродни атоми Това са междинни продукти на метаболизма на липидите и по-специално на метаболизма на въглехидратите. От всяко междинно съединение обикновено се образуват няколко аминокиселини, принадлежащи към едно и също семейство. Има три метаболитни пътя, които осигуряват тези междинни продукти: цикълът на трикарбоксилната киселина (цикъл на Кребс), гликолизата и пентозофосфатният път (фиг. 2).

Цикълът на Кребс е едновременно катаболен път, общ за въглехидратите, протеините и липидите, и анаболен път, осигуряващ посредници за различни метаболитни процеси. Развитието на това, но води, наред с други, до образуването на оксалоацетат и кетоглутарат, които чрез трансаминиране образуват аминокиселини от семейството на аспарагиновата киселина (Asn, Met, Thr, Lys) и семейството на глутаминовата киселина (Gln, Pro, Arg).

Гликолизата осигурява компоненти, необходими за синтеза на триглицериди (ацетил-КоА и глицерол), но също така и съединения, участващи в синтеза на аминокиселини (3-фосфоглицерат, фосфоенолпируват и пируват). Последният, чрез трансаминиране, образува аминокиселини от сериновото семейство (Cys, Gly) и пировиноградната киселина (Val, Ala, Leu).

Фиг.2. Синтезът на аминокиселини в гликолизата и пентозо-фосфатният цикъл на Krebsunt е специален път за разграждане на глюкозата, който осигурява NADPH, необходим за редукционен биосинтез. Той включва два етапа: 1) превръщане на хексози в пентози и 2) превръщане на пентози в хексози. Получените пентози могат да служат като източник на аминокиселини; по този начин рибозо-5-фосфатът и еритрозо-4-фосфатът се трансформират съответно в His и Phe и Trp.

A.2.2. Източници на азотни атоми Единственият източник на азотни атоми, използван за ендогенен синтез на аминокиселини, е амонякът. Той може да бъде от екзогенен произход, получен чрез разграждане на хранителните протеини в червата с последващата му абсория. По-голямата част от амоняка обаче е продукт на реакции на трансдиминация, аминно окисление и хидролиза на амидните групи на глутамин и аспарагиназа. Образуването на аминогрупи от амоняк се постига главно чрез реакции, катализирани от аминотрансферази и глутамат дехидрогеназа.

A.3. Катаболизъм на аминокиселини (18, 65)

3.1. Но общ катаболизъм

3.1.1. Декарбоксилирането на аминокиселините е метаболитен процес, чрез който се получават първични амини (биогенни амини): адреналин, норадреналин, хистамин, серотонин, холин, -аминомаслена киселина, путресцин и др. В организма биогенните амини играят различни роли: химически медиатори, хормони, модулатори на репликация на ДНК и т.н.

3.1.2. Окислителното дезаминиране и трансаминиране са реакции, които водят до образуването на амоняк и нови аминокиселини.

3.1.3. Трансдеминирането е процес, при който окислителното дезаминиране е съчетано с трансаминиране. Този цикличен процес е основният източник на амоняк в организма. Освен това те осигуряват регенерацията на кетокиселините. Приблизително 85% от получения амоняк се превръща в урея на ниво хепатоцити (уреогенетичен цикъл), а останалата част се използва повторно за синтез на аминокиселини.

3.1.4. Глюконеогенеза и кетогенеза. Някои аминокиселини чрез дезаминиране образуват разграждащи се съединения в цикъла на неоглюкогенезата или кетогенезата. В таблица 1.2 са изброени гликогенетичните аминокиселини (които пораждат или пируват, или оксал-ацетат), кетогенетичните (лизинът в крайна сметка произвежда ацетил-КоА и левцин ацетил-КоА или ацетилацетат) и глюко- и кетогенетичните (които произвеждат или ацетоацетат, или ацетил-КоА, лесно конвертируем в кетонни тела).

Таблица 1.2. Класификация на аминокиселините и тяхното метаболитно значение (38)