Синтез аминокислот

Рассмотренные выше реакции превращения аминокислот по α‑амино­группе, карбоксильной группе и радикалу способствуют переходу одних аминокислот в другие и тем самым играют большую роль в биосинтезе аминокислот.

Из 20 постоянно встречающихся в белках аминокислот в животном организме синтезируется около половины. Синтезируемые аминокислоты получили название заменимых аминокислот, а несинтезируемые – незаменимых.

Между различными видами животных есть некоторое отличие в перечне заменимых и незаменимых аминокислот. В большинстве случаев и, в частности у человека, к незаменимым аминокислотам относятся:

1) валин, 5) метионин,

2) лейцин, 6) лизин,

3) изолейцин, 7) фенилаланин,

4) треонин, 8) триптофан,

а у некоторых видов животных, кроме того:

9) гистидин 10) аргинин.

При превращении одних аминокислот в другие происходит образование заменимых аминокислот из незаменимых, но не наоборот.

В тканях млекопитающих возможен синтез только заменимых аминокислот.

Заменимые аминокислоты синтезируются в тканях млекопитающих разными путями. В синтезе заменимых аминокислот выделяют три основных пути:

1) путь переаминирования;

2) путь первичного синтеза аминокислот с помощью восстановительного аминирования α-кетокислот и прямого аминирования непредельных кислот;

3) путь взаимопревращения отдельных аминокислот.

Исходными веществами при синтезе заменимых аминокислот служат метаболиты лимоннокислого цикла, продукты распада углеводов и незаменимые аминокислоты. В большинстве случаев предшественником углеродного скелета заменимой аминокислоты служит соответствующая α-кетокислота, происходящая в конечном итоге от того или иного промежуточного продукта лимоннокислого цикла. Аминогруппы поступают обычно от глутаминовой кислоты в результате реакции переаминирования.

Глутаминовая кислота образуется в результате восстановительного аминирования α-кетоглутаровой кислоты, являющейся промежуточным продуктом лимоннокислого цикла, под влиянием высокоактивной при рН=7 глутаматдегидрогеназы. В качестве источника восстановительных эквивалентов в глутаматдегидрогеназной реакции используется НАДФ.Н₂.

Восстановительное аминирование α-кетоглутаровой кислоты рассматривается как важнейший вид первичного синтеза аминокислот.

глутаматдегидрогеназа глутаматдегидрогеназа

+ NH₃ +НАДФ-Н₂

альфа-кетоглутаровая иминоглутаровая

кислотаН₂О кислотаНАДФ

глутаминовая кислота

Восстановительное аминирование α-кетоглутаровой кислоты протекает в матриксе митохондрий, включает две стадии и представляет собой обратную реакцию рассмотренной выше реакции окислительного дезаминирования аминокислот, но коферментом служит НАДФ, а не НАД.

Эта реакция имеет фундаментальное значение в биосинтезе всех аминокислот у всех организмов, т.к. она служит основным значимым путем образования α-аминокислоты (глутамата) непосредственно с использованием аммиака, а глутамат (глутаминовая кислота) служит при биосинтезе других аминокислот донором аминогрупп в реакциях переаминирования.

Другим значимым путем первичного синтеза аминокислот служит прямое аминирование непредельных кислот, например, аминирование фумарата (образование аспарагиновой кислоты из фумаровой).