Белки. Особенности обмена отдельных аминокислот, страница 8

Аминогруппы лизина не участвуют в переаминировании

В отличие от большинства аминокислот  для  которых  первой стадией катаболизма является переаминирование ни a-, ни e-аминогруппы L-лизина  в этом процессе не участвуют. Катаболизм  L-лизина  начинается с конденсации лизина с кетоглутаровой кислотой с последующим восстановлением образовавшегося Шиффова основания  при участии дегидрогеназы в  сахаропин. Сахаропин  окисляется другой дегидрогеназой  и под влиянием гидролазы распадается на L-глутамат и L-a-аминоадипат-5-полуальдегид.

Такая последовательность реакций эквивалентна удалению e-аминогруппы лизина путем переаминирования; L-лизин и a-кетоглутарат  превращаются в a-аминоадипат-5-полуальдегид и L-глутамат. Кофакторами этой суммарной реакции являются  НАД⁺ и НАДН  и  суммарно не происходит ни окисления, ни восстановления.

 В ходе дальнейшего катаболизма полуальдегид восстанавливается в а-аминоадипат, который  путем переаминирования превращается в а-кетоадипат и после оки­слительного декарбоксилирования последнего  образуется глутарил-СоА. Лизин является од­новременно и гликогенной, и кетогенной аминоки­слотой; природа же продуктов распада глутарил-КоА, образующихся в организме млекопитающих, не ус­тановлена.

Нарушение образования сахаропина  приводит к гиперлинемии, которая может проявляться периодически (периодическая гиперлизинемия и сопутствую­щая гипераммониемия) или быть стойкой, но без проявлений гипераммониемии При периодической гиперли­зинемии потребление белка в нормальных ко­личествах может вызвать повышение концентрации лизи­на в тканях. Повышение лизина-конкурентного ингибитора аргиназы влечет за собой гипераммониемию.которая может быть причиной развития тяжелых кризов и коматозного состояния Увеличение потребления жидкости и снижение содержания лизина в диете понижают уровень гипераммониемии и ослабляют ее клинические проявле­ния. Стойкая гиперлизинемия протекает без сопутствующей гипераммониемии. Наряду с блокадой процесса превращения лизина и а-кетоглутарата в саха­ропин у некоторых пациентов, по-видимому, име­лось нарушение превращения сахаропина в L-глутамат и а-аминоадипат-5-полуальдегид.

Аминокислоты можно синтезировать из простых предшественников

Важным и порой критическим для выживания клетки  условием  является  обеспеченность всеми аминокислотами, необходимыми для синтеза белков и других азотсодержащих соединений. Способность синтезировать отдельные аминокислоты была утрачена в процессе эволюции некоторыми организмами и аминокислоты с этих позиций можно разделить на заменимые, т.е. синтезируемые данной клеткой и незаменимые – возможности синтеза которых ограничены и зависят от ряда условий. Даже микроорганизмы, сохранившие способность синтезировать все аминокислоты предпочитают получать их из своей среды. Это связано с  тем, что процессы синтеза аминокислот требует значительных затрат энергии на биосинтез ферментов, участвующих  в синтезе  аминокислот и на сам процесс синтеза аминокислот. Поэтому образование ферментов путей синтеза и сами ферменты находятся под жестким регуляторным контролем и включаются лишь по мере необходимости.

 Синтез отдельных аминокислот представляет собой сложный многоступенчатый процесс. Если сопоставить количество ферментов, необходимых для синтеза отдельных аминокислот, то становится очевидным, что в процессе эволюции в состав незаменимых попали аминокислоты образование которых требовало большого числа ферментов и энергетическое «содержание» таких процессов оказалось менее выгодным для выживания, чем зависимость от источников этих аминокислот. Тем не менее многие микроорганизмы и растения сохранили способность синтезировать все необходимые для них аминокислоты. 

Число ферментов, необходимых для синтеза аминокислоты

Незаменимые		Заменимые
Аргинин	7	Аланин	1
Гистидин	6	Аспартат	1
Треонин	6	Аспарагин	1 (из Асп)
Меитонин	5	Глутамат	1
Лизин	8	Глутамин	1 (изГлу)
Изолейцин	8	Пролин	3 (из Глу)
Валин	1	Серин	3
Лейцин	3	Глицин	1 (из Сер)
Фенилаланин	10	Цистеин	2 (из Сер+S)
Триптофан	5	Тирозин	1 (из Фен)
Итого	59		17

Пути синтеза аминокислот можно сгруппировать в несколько логических модулей.

Пути синтеза аминокислот можно сгруппировать в несколько логичных модулей на основе или общности  механизмов  или на  использовании общих ферментов, которые необходимы для  синтеза нескольких аминокислот:

• простые реакции синтеза,
• синтез аминокислот с разветвленным радикалом,
• синтез ароматических аминокислот,
• синтез треонина и лизина,
• синтез серина и глицина,
• уникальные  пути синтеза.

 Для синтеза ароматических аминокислот, треонина и лизина, серина и глицина характерно общее начало с последующим разветвлением при образовании отдельной аминокислоты. Основным стратегическим принципом синтеза аминокислот является использование  молекул  «центральных» метаболических путей. Применение этого принципа вместо синтез аминокислот  de novo  дополнительный источник экономии энергии и уменьшения  в течении эволюции количества генов, кодирующих ферменты путей синтеза аминокислот. 

Организационно- Методические указания:

1.Мультимедийная презентация

доцент каф. Свергун В.Т.

Дата