Параграф 65. Дезаминирование и аминирование

Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна.
Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
Курсив не зубрить.

Замечания можно присылать по почте: exam_bch@mail.ru
https://vk.com/bch_5

Параграф учебника по биохимии № 65:
Дезаминирование и аминирование.

Содержание параграфа 65:

65. 1. Дез/аминирование.
65. 1. 2. Прямое окислительное дезаминирование (ПОД) глутамата.
65. 1. 3. Что происходит с продуктами ПОД?
65. 1. 4. Как выучить реакции ПОД.
65. 1. 5. Источники Глутамата для ПОД.

65. 2. 1. Непрямое окислительное дезаминирование (НОД) аминокислот.
65. 2. 2. Значение НОД.

65. 3. Р Е Г У Л Я Ц ИЯ НОД.
65. 4. Восстановительное аминирование.
65. 5. Непрямое восстановительное аминирование
альфа-кетоглутарата.

65. 1. Дез/аминирование.

Приставка дез- означает удаление.
Дез/аминирование – это удаление аминогруппы (NH2)
в виде аммиака (обычно),
а на месте удаленной аминогруппы при этом появляется кетогруппа (=О).

Дезаминированию могут подвергаться те вещества, в состав которых входят атомы азота. Например, аминокислоты, нуклеотиды, амины.

Прямым дез/аминированием
называется дез/аминирование глутамата.

(По сравнению с дез/аминированием других аминокислот –
см. далее о непрямом).

Полное название процесса дезаминирования глутамата –
прямое окислительное дез/аминирование глутамата
(далее используется сокращение: ПОД).

Тут надо добавить таблицу
«Прямое  окислительное дез/аминирование глутамата».
Но пока она в отдельном файле.

65. 1. 2. ПОД глутамата
протекает в две стадии –

На первой стадии ПОД
от Глу отщепляются два атома водорода
(от С и от N в ;-положении).

NH2 (аминогруппа) при этом превращается в =NH (имино/группу),
образующееся из Глутамата вещество называется имино/глутаратом
(глутаратом с имино/группой).
Отщепленные 2Н переносятся на НАД+,
превращая его в НАДН с Н+, что даёт 2,5 АТФ после передачи двух атомов водорода в ДЦ (п.22).

Эта первая стадия (отщепление двух атомов Н)
называется дегидрированием глутамата,
поэтому катализирующий ее
фермент называется глутамат/дегидрогеназой (Глу-ДГ).
Из-за дегидрирования ПОД глутамата и называется окислительным.

На второй стадии ПОД
имино/глутарат превращается в кетоглутарат;
при этом имино/группа (=NH) меняется на кетогруппу (=О),
NH отщепляется в виде аммиака (NH3).

Эти превращения являются результатом реакции имино/глутаРата с водой,
эта стадия не катализируется ферментом.

65. 1. 3. Что происходит с продуктами ПОД?

КетоГлутарат, образованный в результате ПОД,
может
1) вступать в реакцию переаминирования с новой аминокислотой (п.64)
2) или поступать в ЦТК
(то есть подвергаться действию фермента ЦТК
и превращаться в сукцинилКоА – п.21).

НАДН (п.21) передает 2Н в ДЦ
для выработки 2,5 АТФ
(передает в ДЦ – это значит,
что от НАДН 2Н переносятся на ФМН
и далее от ФМН по ДЦ до О2.
НАДН, отдав водород, превращается в НАД+,
который может снова вступать в первую стадию ПОД или другие реакции дегидрирования).

Аммиак является токсичным продуктом ПОД,
его необходимо обезвреживать, используя для разных реакций – см. п. 66.

65. 1. 4. Как выучить реакции ПОД.

Главное – выучить формулу глутамата
и помнить, что его -NH2 должна поменяться на =О
(на первой стадии от Глу отщепляются 2Н,
а на второй – NH меняется на =О).

Можно ориентироваться на формулу глутаРата:
это цепочка из 5 атомов углерода,
на концах есть по СООН группе
(другими словами, глутарат является дикарбоновой кислотой):
НООС – СН2 – СН2 – СН2 – СООН.

При наличии в альфа-положении глутарата
аминогруппы  (–NH2)
он называется амино/глутаратом или глутаматом.

При наличии в положении глутарата кетогруппы (=О)
он называется кето/глутаратом,
при наличии в положении имино/группы (=NH) он называется имино/глутаратом.

Сравнивая формулы Глутамата и имино/глутарата,
легко найти, что они отличаются на 2Н:
значит, при превращении глутамата в имино/глутарат
происходит отщепление 2Н
(значит, в реакцию должен вступить НАД+,
чтобы на него перенести отщепленный Н).

При сравнении имино/глутарата и кетоглутарата
легко заметить, что при превращении имино/глутарата в кетоглутарат
происходит замена =NH на =О;
можно догадаться, что NH отщепится в виде NH3,
а источником атома О для образующегося кетоглутарата
и 2-х атомов Н для превращения NH в NH3 является Н2О.

65. 1. 5. Источники Глутамата для ПОД:

Глутамат для ПОД образуется в основном из альфа-КетоГлутарата,
получая атом N от аминокислот при переаминировании
(см. п.64).

Азот, отщепленный от Глу, принадлежал ранее аминокислотам.
Поэтому можно сказать, что
отщепление азота от аминокислот (дезаминирование аминокислот)
происходит через глутамат:
при переаминировании
азот аминокислот
оказывается в глутамате,
а при ПОД глутамата этот азот отщепляется в виде аммиака.

65. 2. Непрямое окислительное дезаминирование.

Последовательное протекание ПА и ПОД
называется непрямым окислительным дез/аминированием аминокислот (далее – НОД)
и является основным способом дезаминирования
и катаболизма многих аминокислот.

При этом переаминирование –
первый этап НОД,
а ПОД – второй этап НОД.
Окисление происходит на втором этапе.

Чтобы написать реакции НОД аминокислотЫ,
нужно написать реакцию переаминирования аминокислоты (см. п.64),
а затем – реакцию ПОД глутамата.

Тут надо добавить таблицу
«Непрямое окислительное дез/аминирование
аминокислот (пример с Ала) в 2 этапа».
Но пока она в отдельном файле.

65. 2. 2. Значение НОД.

НОД нужен для катаболизма аминокислот:

1) для утилизации избытка аминокислот
(образующихся при распаде бедлков:
- при переедании белков
- или при повышенном распаде белков организма)

2) или для получения кетокислот
для ГНГ при голоде – п.33.

Человек, у которого слабо протекает НОД,
не способен голодать более 12ч,
не способен работать долго без еды.

Причиной слабости НОД может быть
1) дефицит коферментов НОД (НАДН и ПФ)
и входящих в состав коферментов витаминов (РР, В6),
2) мутации генов,
кодирующих ферменты (апоферменты) НОД – амино-трансферазы и Глу-ДГ,
3) недостаток стимуляции ферментов НОД
при дефиците стимуляторов (ГКС – см. далее).

Кроме того, НОД – основной источник аммиака.
Но это скорее негативное значение, т.к. аммиак опасен, и его приходится обезвреживать – п.66.

См. значение ПА в п. 64.
Должны хорошо работать ферменты НОД – АТ и Глу-ДГ.               

65. 3. Р Е Г У Л Я Ц ИЯ НОД.

Активность НОД увеличивается
за счет активации или увеличения количества ферментов НОД;
это происходит, когда нужен НОД,
то есть при избытке АК или при дефиците глюкозы (при гипогликемии).

Стимуляторами синтеза
или активности амино-трансфераз и Глу-ДГ
являются гормоны ГКС (например, кортизол – п.108),
которые в результате обеспечивают протекание НОД,
образование кетокислот для ГНГ
и увеличение [глюкозы] в крови (гипергликемию).

Увеличение синтеза белка называется индукцией,
а индукция под действием гормонов называется гормональной индукцией.
Индукция аминотрансфераз под действием ГКС –
пример гормональной индукции – п.85.

Аллостерическими ингибиторами Глу-ДГ
являются АТФ и ГТФ
(по принципу отрицательной обратной связи:
активность Глу-ДГ приводит к образованию АТФ),
а активаторами Глу-ДГ являются АДФ и ГДФ.

65. 4. Восстановительное аминирование.

65. 4. 1. Прямое восстановительное аминирование кетоглутарата.

Реакции дез/аминирования глутамата (ПОД) обратимы,
катализируются ферментом Глу-ДГ.
В обратном направлении все наоборот, то есть противоположно ПОД глутамата.

1). На первой стадии
кетоглутарат вступает в реакцию с аммиаком,
     в результате чего образуются имино/глутарат и вода

Эта первая стадия,
она называется аминированием кетоглутарата,
т.к. далее позволит получить аминогруппу.

2). Затем на второй стадии
к имино/глутарату
(полученному на первой стадии)
присоединяются 2 атома водорода

(путем переноса от НАДФН:
имино/глутарат вступает в реакцию с НАДФН;
источником Н для НАДФН является в ПФП глюкоза – п.35),
превращая его в глутамат;

эта стадия называется восстановлением.

Последовательное протекание обеих стадий
(аминирования и восстановления)
называется прямым восстановительным аминированием (ПВА) кетоглутарата.

Реакции ПВА написать легко, если Вы выучили реакции ПОД:
все так же, только
1) стрелки «развернуть» в другую сторону и
2) + поменять на – , а – поменять на +:

Тут нужно добавить таблицу с формулами
«65. 5. П р я м о е  восстановительное аминирование ;-кетоГлутарата».
Но пока она в отдельном файле.

Значение прямого восстановительного аминирования –

1) это этап в непрямом восстановительном аминировании, дающем другие АК, и
2) источник глутамата для организма

(глутамат нужен:
- в качестве нейромедиатора,
- для синтеза ГАМК,
- глутатиона
- и белков),

3) способ утилизации некоторого количества аммиака.

65. 5. Непрямое восстановительное аминирование.

Если после ПВА протекает переаминирование
(то есть если глутамат, полученный при ПВА,
вступит в реакцию с кетокислотой),
то это последовательное протекание ПВА и переаминирования
станет процессом,
который называется непрямым восстановительным аминированием (НВА).

При непрямом восстановительном аминировании
первым этапом является ПВА,
а вторым – переаминирование.

Продуктами непрямого восстановительного аминирования
являются аминокислоты.

Значение непрямого восстановительного аминирования –
1) это способ синтеза ряда аминокислот организма
(аланина, аспартата)
для синтеза белков и пептидов,
2) участие в утилизации аммиака.

Тут надо добавить таблицу
«Непрямое восстановительное аминирование кетоглутарата»
Но пока она в отдельном файле.

Обратите внимание:
В аминировании участвует НАДФН, а в дезаминировании – НАД+.
То есть разные коферменты.
Источником НАДФН является ПФП – П.35.

Процессы, которые называются прямыми (ПОД и восстановительное аминирование),
тем не менее протекают в 2 стадии.

А при непрямом окислительном дезаминировании
этому прямому процессу из двух стадий предшествует ещё одна реакция.