Классификация и общее правило
Согласно общему правилу, дезаминированию подвергаются почти все аминокислоты, за исключением лизина (Лиз) и пролина (Про). В отличие от процесса трансаминирования, где аминогруппа просто переносится на другую молекулу и общее число аминокислот сохраняется, при дезаминировании оно необратимо уменьшается, так как азот отщепляется в виде свободного аммиака ($NH_3$).
Выделяют три базовых типа реакций:
- Окислительное — главный путь, характерен преимущественно для глутамата (Глу).
- Неокислительное — специфично для аминокислот с гидроксильными группами (серин, треонин) и имидазольным кольцом (гистидин).
- Непрямое (трансдезаминирование) — универсальный механизм для подавляющего большинства остальных аминокислот.
Прямое дезаминирование: окислительное и неокислительное
Окислительное дезаминирование протекает в основном в митохондриях печени. Ключевой субстрат здесь — глутамат. Реакцию катализирует фермент глутаматдегидрогеназа с обязательным участием кофермента $NAD^+$ (иногда $NADP^+$), который выступает акцептором водорода. Механизм включает дегидрирование с образованием промежуточной иминокислоты, а затем гидролиз с отщеплением аммиака. Итог реакции: образование $\alpha$-кетоглутарата, $NH_3$ и $NADH$.
Аланин (Ала) также может окисляться напрямую оксидазой L-аминокислот (с ФАД или ФМН), однако этот путь малоактивен — обычно аланин сначала превращается в глутамат.
Неокислительное дезаминирование идет без участия кислорода:
- Дегидратация серина и треонина: Ферменты сериндегидратаза и треониндегидратаза используют в качестве кофермента пиридоксальфосфат (ПАЛФ). Сначала отщепляется молекула воды, затем происходит спонтанная перестройка и гидратация. Серин превращается в пируват, а треонин — в $\alpha$-кетобутират (с выделением $NH_3$).
- Внутримолекулярное дезаминирование гистидина: Фермент гистидаза расщепляет связь C-N в боковой цепи без первоначального участия воды. В результате образуется уроканиновая кислота (содержит двойную связь) и аммиак.
Непрямое дезаминирование (Трансдезаминирование)
Поскольку прямое отщепление аммиака от большинства аминокислот затруднено, организм использует обходной двухстадийный путь. Центральными молекулами в нем выступают $\alpha$-кетоглутарат и глутамат.
Стадия А: Трансаминирование (в цитозоле) Аминогруппа переносится от исходной аминокислоты на $\alpha$-кетоглутарат. Реакцию катализирует фермент аминотрансфераза, а в роли кофермента выступает ПАЛФ (производное витамина $B_6$). Суть этапа: аминогруппы различных кислот «собираются» в составе одной молекулы — глутамата.
Стадия Б: Окислительное дезаминирование (в митохондриях) Синтезированный глутамат подвергается реакции, описанной выше. Глутаматдегидрогеназа при участии $NAD^+$ (производного витамина $PP$) отщепляет аммиак. В результате регенерирует $\alpha$-кетоглутарат, который может снова участвовать в первой стадии.
Цикл ИМФ-АМФ и регуляция процессов
В мышечной ткани и мозге фермент глутаматдегидрогеназа малоактивен. Там функционирует непрямое неокислительное дезаминирование с участием цикла ИМФ-АМФ.
Последовательность реакций:
- Через две стадии трансаминирования аминогруппа переносится сначала на глутамат, а от него — на аспартат.
- Аспартат передает азот на инозинмонофосфат (ИМФ), образуя аденозинмонофосфат (АМФ) и фумарат.
- АМФ подвергается гидролитическому дезаминированию: присоединяется вода, выделяется свободный $NH_3$ и восстанавливается ИМФ.
Регуляция катаболизма Процессы дезаминирования и распада аминокислот резко ускоряются в трех случаях:
- При голодании (тканевые белки расщепляются для покрытия энергозатрат).
- На фоне белковой диеты (избыток аминокислот не может запасаться впрок и подлежит катаболизму).
- При тяжелых патологиях (например, кахексия при длительных заболеваниях или сахарный диабет, сопровождающийся массивным распадом мышечных белков).
Лиз и Про берегут азот: Лизин и Пролин — исключения, они никогда не подвергаются реакциям дезаминирования.
Вопросы с занятий и экзамена
Чем дезаминирование отличается от трансаминирования?
При трансаминировании аминогруппа переносится на кетокислоту, поэтому общее число аминокислот не меняется. При дезаминировании аминогруппа окончательно отщепляется в виде токсичного аммиака, и пул аминокислот уменьшается.
Для какой аминокислоты наиболее характерно прямое окислительное дезаминирование?
Этот путь типичен только для глутамата. Процесс идет в митохондриях печени под действием глутаматдегидрогеназы с использованием NAD+.
Какие витамины требуются для трансдезаминирования?
Нужны два витамина: витамин B6 (пиридоксин) для первой стадии трансаминирования и витамин PP (ниацин) в составе NAD+ для второй стадии окислительного дезаминирования глутамата.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы обезвреживания аммиака в организме (орнитиновый цикл)
- Подробный химический механизм цикла ИМФ-АМФ в мышечной ткани
- Роль пиридоксальфосфата (витамина B6) в реакциях аминокислотного обмена
- Судьба безазотистых остатков (альфа-кетокислот) после дезаминирования
- Влияние сахарного диабета на катаболизм тканевых белков
Разберите тему целиком в курсе «Биохимия»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Дезаминирование аминокислот» и ещё 3 574 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 115 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Обмен аминокислот»
Бесплатные видеоуроки: биохимияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.