Материал: Біологічна та біоорганічна хімія_Мардашко О.О._ изд. 2008-342 с._ОНМедУ-2012

При декарбоксилюванні глутамінової кислоти в головному мозку утворюється γ -аміномасля- на кислота (ГАМК) — один із медіаторів нервової системи. За участю ГАМК-трансамінази ГАМК перетворюється на напівальдегід бурштинової кислоти, що окиснюється в бурштинову кислоту, яка окиснюється в ЦТК із вивільненням енергії. Отже, глутамат на додаток до глюкози служить енергетичним матеріалом для тканини мозку.

Аспарагінова кислота також необхідна для синтезу пуринових нуклеотидів, бере участь у біосинтезі сечовини. При її декарбоксилюванні утворюється β -аланін, що посилює гальмування функції ЦНС, входить до складу пантотенової кислоти, коензиму А та інших сполук.

Обмін фенілаланіну і тирозину

Фенілаланін належить до незамінних амінокислот, тому що тканини тварин не здатні синтезувати його бензенове кільце. Тирозин є замінною амінокислотою при достатньому надходженні з їжею фенілаланіну.

В організмі вищих тварин і людини фенілаланін і тирозин використовуються в таких основних напрямках (рис. 11.4):

Фенілаланін Тирозин ДОФА Дофамін

к-та

Рис. 11.4. Метаболізм фенілаланіну і тирозину

1.Фенілаланін перетворюється на тирозин шляхом гідроксилювання за участю ферменту фенілаланінгідроксилази, коферментом якого є НАДФ+. Він каталізує включення одного з атомів молекули кисню у створення гідроксильної групи, інший атом молекули кисню з’єднується з двома атомами Гідрогену з утворенням води. Ця реакція необоротна, тому синтез в організмі фенілаланіну з тирозину не відбувається.

2.Окиснення фенілаланіну й тирозину до

кінцевих продуктів (СО2 і Н2О) з розривом бензенового кільця. При цьому фенілаланін пере-

творюється на тирозин, а тирозин спочатку піддається трансамінуванню з α -кетоглутаро- вою кислотою, перетворюючись на гідроксифенілпіровиноградну кислоту. Далі гідроксифенілпіруват окиснюється до гідрохінонпірувату, який, декарбоксилюючись, перетворюється на гомогентизинову кислоту (гідрохіноноцтову). Бензенове кільце гомогентизинової кислоти розривається, за участю кисню і води вона перетворюється на фумарову й ацетооцтову кислоти, які піддаються відомим уже перетворенням у

ЦТК до CO2 і Н2О.

Уроджений дефект ферменту окиснення гомогентизинової кислоти до фумарату й ацетоацетату спричинює розвиток захворювання алькаптонурії. При цьому гомогентизинова кислота виділяється з сечею, що при стоянні набуває чорного кольору.

3.Фенілаланін також може піддаватися трансамінуванню до фенілпіровиноградної кислоти, яка декарбоксилюється до фенілоцтової кислоти. Вона є токсичною для організму, тому з’єднується з глутаміном з утворенням фенілацетилглутаміну — нетоксичної для організму сполуки, що виводиться з сечею.

Фенілаланін в основному перетворюється на тирозин за участю ферменту фенілаланінгідроксилази, а незначна кількість його перетворюється на фенілпіровиноградну кислоту. При патологічному стані фенілкетонурії (уроджене порушення обміну речовин) в організмі не синтезується фенілаланінгідроксилаза. Тому фенілаланін перетворюється на фенілпіровиноградну кислоту, що нагромаджується в крові й призводить до розумової відсталості.

4.Утворення пігментів. При цьому тирозин під дією ферменту тирозинази окиснюється до дигідроксифенілаланіну (ДОФА), який окиснюється дегідруванням до ДОФА-хінону. З нього утворюються пігменти меланіни, які забарвлюють волосся, шкіру, сітківку ока.

5.Утворення біогенних амінів. При цьому фенілаланін і тирозин піддаються декарбоксилюванню, перетворюючись відповідно на біогенні аміни — фенілетиламін і тирамін.

6.Утворення гормонів. Із тирозину утворюються гормони мозкового шару надниркових залоз (адреналін і норадреналін) і гормони щитоподібної залози — трийодтиронін і тетрайодтиронін (тироксин).

Обмін триптофану

Триптофан належить до незамінних амінокислот. Ця амінокислота необхідна для утворення таких важливих біологічно-активних речовин, як нікотинова кислота (вітамін РР) і серотонін. Синтез нікотинової кислоти з триптофану перебігає в кілька етапів:

1.Окиснення триптофану з розривом пірольної частини індольного кільця. Продуктом даної реакції є формілкінуренін.

2.Гідроліз формілкінуреніну до кінуреніну й мурашиної кислоти.

3.Гідроліз кінуреніну до антранілової кислоти й α -аланіну.

4.Перетворення антранілової кислоти через кілька проміжних продуктів на нікотинову кислоту.

У звичайних умовах близько 95 % триптофану окиснюється по кінуреніновому шляху і не більше 1 % — по серотоніновому.

Перетворення триптофану на серотонін відбувається у два етапи:

1.Гідроксилювання триптофану до 5-гідрок- ситриптофану за участю ферменту триптофан-5- гідроксилази.

2.Декарбоксилювання 5-гідрокситриптофану до серотоніну (5-гідрокситриптаміну). Серотонін

єодним із медіаторів нервової системи.

Аргінін — попередник оксиду азоту

Утворення оксиду азоту з аргініну здійснюється з використанням Ca2+-залежної NO-син- тази.

Ізофермент гуанілатциклази — цитозольний білок, який щільно асоційований з гемом (розчинний білок), активується оксидом нітрогену (II) і вазодилататорами — нітропохідними сполуками, такими як нітрогліцерин і нітропрусид (використовуються в лікуванні хвороб серця). Нітропохідні вазодилататори спонтанно розщеплюються, виділяючи NO. У серцевому м’язі цГМФ знижує силу серцевих скорочень за рахунок стимулювання іонних насосів, які зберігають низьку концентрацію Са2+ в цитозолі. Це розслаблення серцевого м’яза таке ж саме, як при дії нітрогліцерину, який використовується для полегшення стенокардії, болю, спричиненого скороченням серця, позбавленого О2 через те, що блокуються коронарні артерії. Оксид нітрогену — нестабільна сполука короткочасної дії — протягом кількох секунд після його утворення. Оксид нітрогену згодом піддається окисненню до нітрату або нітриту. Оскільки перетворення нітрогліцерину на NO відбувається повільно, то нітрогліцерин спричинює тривале (пролонговане) розслаблення серцевого м’яза.

Метаболізм гістидину

Гістидин

АнсеринГістамін (метилкарнозин)

Ансерин

N

CH2 CH2 NH2

N

H

Гістамін