Гонський Я.І., Максимчук Т.П. Біохімія людини

Подождите немного. Документ загружается.

413

RCH

+ CO

RCHO

+ H

(³ç 5-îêñèòðèïòîôàíó). Ñòðóêòóðà ³ ôóíêö³¿ ¿õ ðîçãëÿäàþòüñÿ äàë³. Äåêàðáî-

êñèëàçè àì³íîêèñëîò, ÿê ³ àì³íîòðàíñôåðàçè, ì³ñòÿòü ÿê ïðîñòåòè÷íó ãðóïó

ï³ðèäîêñàëüôîñôàò. Ìåõàí³çì ðåàêö³¿ âêëþ÷àº óòâîðåííÿ ïðîì³æíîãî

êîìïëåêñó ì³æ àì³íîêèñëîòîþ ³ ï³ðèäîêñàëüôîñôàòîì (øèôîâ³ îñíîâè) ç

íàñòóïíèì ðîçðèâîì çâ'ÿçêó Ñ-ÑÎÎÍ ³ çâ³ëüíåííÿì ÑÎ

. Òàêèì ÷èíîì,

ï³ðèäîêñàëüôîñôàò âèêîíóº êàòàë³òè÷íó ðîëü ó ðåàêö³ÿõ äåêàðáîêñèëþ-

âàííÿ ³ òðàíñàì³íóâàííÿ, à íàïðàâëÿþòüñÿ ðåàêö³¿ ó â³äïîâ³äíîìó íàïðÿìêó

àïîôåðìåíòàìè äåêàðáîêñèëàç ³ àì³íîòðàíñôåðàç. Ðåàêö³¿ äåêàðáîêñè-

ëþâàííÿ íåçâîðîòí³.

Á³îãåíí³ àì³íè ³íàêòèâóþòüñÿ â ðåàêö³ÿõ îêèñíþâàëüíîãî äåçàì³íó-

âàííÿ ï³ä ä³ºþ ìîíîàì³íîîêñèäàç (ÌAO), êîôåðìåíòîì ÿêèõ º ÔÀÄ.

Óòâîðþþòüñÿ àëüäåã³ä, àì³àê ³ ïåðîêñèä âîäíþ. Àëüäåã³äè îêèñíþ-

þòüñÿ äî êèñëîò, ÿê³ âèêîðèñòîâóþòüñÿ îðãàí³çìîì, ï³ä ä³ºþ àëüäåã³ääåã³ä-

ðîãåíàç. Í

ðîçêëàäàºòüñÿ íà âîäó é êèñåíü çà ó÷àñòþ êàòàëàçè àáî

ïåðîêñèäàç. ÌÀÎ ëîêàë³çóºòüñÿ ïåðåâàæíî â ì³òîõîíäð³ÿõ, ì³ñòèòü ó ñâîºìó

ñêëàä³ ÔÀÄ, â³ä³ãðàº âàæëèâó ðîëü â îðãàí³çì³, ðåãóëþþ÷è øâèäê³ñòü

á³îñèíòåçó òà ðîçïàäó á³îãåííèõ àì³í³â. Äåÿê³ ³íã³á³òîðè ÌÀÎ (ãàðì³í, ïàð-

ã³ë³í) çàñòîñîâóþòüñÿ äëÿ ë³êóâàííÿ äåïðåñèâíèõ ñòàí³â, øèçîôðåí³¿ òîùî.

Ä³àì³íîîêñèäàçè (ÄÀÎ) çíàõîäÿòüñÿ â öèòîïëàçì³, êîôåðìåíòîì ¿õ

º ï³ðèäîêñàëüôîñôàò (äëÿ ðåàêö³¿ íåîáõ³äíà Ñu

). ÄÀÎ ³íàêòèâóþòü

ïåðåâàæíî ã³ñòàì³í, ïóòðåñöèí, êàäàâåðèí ³ ìåíøîþ ì³ðîþ ä³þòü íà

àë³ôàòè÷í³ àì³íè, ÿê³ ðîçùåïëþþòüñÿ çà äîïîìîãîþ ÌÀÎ.

7. ÌÅÒÀÁÎË²ÇÌ ÀÌ²ÀÊÓ. ÑÈÍÒÅÇ ÑÅ×ÎÂÈÍÈ

Àì³àê óòâîðþºòüñÿ ó ðåçóëüòàò³ äåçàì³íóâàííÿ àì³íîêèñëîò, àì³ä³â,

àì³í³â, à òàêîæ íóêëåîòèä³â. Îñíîâíèì äæåðåëîì àì³àêó º îêèñíåííÿ

ãëóòàìàòó ãëóòàìàòäåã³äðîãåíàçîþ, ùî â³äáóâàºòüñÿ ïðàêòè÷íî ó âñ³õ òêà-

íèíàõ îðãàí³çìó. Îñê³ëüêè àì³àê âèñîêîòîêñè÷íà ðå÷îâèíà, îñîáëèâî äëÿ

íåðâîâî¿ ñèñòåìè, ó ïðîöåñ³ åâîëþö³¿ â îðãàí³çì³ ëþäèíè âèðîáèëèñü äî-

ñêîíàë³ ìåõàí³çìè éîãî çíåøêîäæåííÿ. Ð³âåíü àì³àêó ó êðîâ³ â íîðì³ íå

ïåðåâèùóº 50 ìêìîëü/ë. Òîêñè÷í³ñòü àì³àêó çóìîâëåíà ðÿäîì ôàêòîð³â.

Ó òêàíèíàõ ³ ð³äèíàõ îðãàí³çìó àì³àê ïåðåâàæíî çíàõîäèòüñÿ ó âèãëÿä³

êàò³îíà àìîí³þ (NÍ

), ùî ïîãàíî ïðîíèêàº ÷åðåç ìåìáðàíè. Àëå ó ð³âíî-

âàç³ ç NÍ

çíàõîäèòüñÿ áëèçüêî 1 % â³ëüíîãî àì³àêó, ùî ëåãêî ïðîõîäèòü

÷åðåç ìåìáðàíè. Ó ì³òîõîíäð³ÿõ àì³àê âçàºìîä³º ç α-êåòîãëóòàðàòîì ó

çâîðîòí³é ãëóòàìàòäåã³äðîãåíàçí³é ðåàêö³¿, äàþ÷è ãëóòàìàò. Âèñîêèé âì³ñò

àì³àêó ñòèìóëþº â³äò³ê α-êåòîãëóòàðàòó ³ç öèêëó ëèìîííî¿ êèñëîòè, à îòæå,

çíèæåííÿ ì³òîõîíäð³àëüíîãî îêèñíåííÿ ³ ñèíòåçó ÀÒÔ, äî ÷îãî íàéá³ëüø

÷óòëèâ³ êë³òèíè ìîçêó, ÿê³ çàáåçïå÷óþòüñÿ åíåðã³ºþ ìàéæå ïîâí³ñòþ çà

ðàõóíîê àåðîáíîãî ðîçïàäó ãëþêîçè.

414

Îñíîâíèìè ê³íöåâèìè ïðîäóêòàìè ìåòàáîë³çìó àì³àêó ó òâàðèí ³

ëþäèíè º ñå÷îâèíà, óòâîðåííÿ ÿêî¿ â³äáóâàºòüñÿ â ïå÷³íö³. Ïåðåíîñ àì³à-

êó â³ä ïåðèôåðè÷íèõ òêàíèí äî ïå÷³íêè ³ íèðîê çä³éñíþºòüñÿ ó âèãëÿä³

ãëóòàì³íó. Öÿ àì³íîêèñëîòà óòâîðþºòüñÿ ³ç ãëóòàì³íîâî¿ êèñëîòè øëÿõîì

ïðèºäíàííÿ àì³àêó ï³ä ä³ºþ ãëóòàì³íñèíòåòàçè:

COOH

АТФ + NH

АДФ + Ф

Ãëóòàì³í º íåéòðàëüíîþ íåòîêñè÷íîþ ñïîëóêîþ, ÿêà, íà â³äì³íó

â³ä ãëóòàìàòó, ëåãêî ïðîõîäèòü ÷åðåç êë³òèíí³ ìåìáðàíè. Ó ìîçêó ä³ÿ

ãëóòàì³íñèíòåòàçè ïîºäíóºòüñÿ ç ä³ºþ ãëóòàìàòäåã³äðîãåíàçè, ùî ôóí-

êö³îíóº ïåðåâàæíî ó íàïðÿìêó ñèíòåçó ãëóòàìàòó ³ç α-êåòîãëóòàðàòó:

+NH

α-кетоглутарат глутамат глутамін

²ç ìîçêó ãëóòàì³í â³ëüíî äèôóíäóº â êðîâ ÷è ñïèííîìîçêîâó ð³äè-

íó, óñóâàþ÷è ïðè öüîìó äâ³ ìîëåêóëè òîêñè÷íîãî àì³àêó.

Ãëóòàì³íñèíòåòàçà àêòèâíà ³ â ïå÷³íö³. Òóò âîíà ï³äòðèìóº âíóòð³-

øíüîêë³òèííó êîíöåíòðàö³þ àì³àêó íà ð³âí³, ùî íå äîñÿãàº ìåæ òîê-

ñè÷íîñò³. Ó ïå÷³íö³ é íèðêàõ ãëóòàì³í ï³ä ä³ºþ ãëóòàì³íàçè ã³äðîë³çóºòüñÿ

äî ãëóòàìàòó ³ â³ëüíîãî àì³àêó:

Ó òðàíñïîðò³ àì³àêó ³ç ì'ÿç³â äî ïå÷³íêè áåðå ó÷àñòü íåéòðàëüíà

àì³íîêèñëîòà – àëàí³í. Ïðè ³íòåíñèâí³é ì'ÿçîâ³é ðîáîò³ ÷àñòèíà àì³íî-

êèñëîò øëÿõîì ãëþêîíåîãåíåçó ïåðåòâîðþºòüñÿ ó ãëþêîçó. Çà öèõ óìîâ

ó ì’ÿçàõ óòâîðþºòüñÿ çíà÷íà ê³ëüê³ñòü àì³àêó. Àì³àê âçàºìîä³º ç α-êå-

òîãëóòàðàòîì, óòâîðþºòüñÿ ãëóòàìàò. Îñòàíí³é âçàºìîä³º ³ç ï³ðóâàòîì,

âì³ñò ÿêîãî çà ðàõóíîê ïîñèëåííÿ ãë³êîë³çó ï³ä ÷àñ ðîáîòè ï³äâèùóºòü-

ñÿ. Â³äáóâàºòüñÿ ðåàêö³ÿ ïåðåàì³íóâàííÿ ì³æ ï³ðóâàòîì ³ ãëóòàìàòîì.

глутамін + Н

О глутамат + NH

Àëàí³í ïåðåíîñèòüñÿ ç êðîâ'þ äî ïå÷³íêè, äå ï³ä ä³ºþ àëàí³íàì³-

íîòðàíñôåðàçè ïåðåäàº àì³íîãðóïó α-êåòîãëóòàðàòó, à äàë³ ç ãëóòàìàòó

â ãëóòàìàòäåã³äðîãåíàçí³é ðåàêö³¿ çâ³ëüíÿºòüñÿ àì³àê. ²ç ï³ðóâàòó â

ïå÷³íö³ ðåñèíòåçóºòüñÿ ãëþêîçà, ÿêà çíîâó äíàäõîäèòü ó ì'ÿçè.

Öèêë³÷íèé ïðîöåñ ñèíòåçó ñå÷îâèíè â³äêðèòèé Ã. Êðåáñîì ³ Ê. Õåí-

ñåëàéòîì ó 1932 ðîö³. Ó öèêë³ áåðóòü ó÷àñòü äâ³ àì³íîêèñëîòè, ÿê³ íå

âõîäÿòü äî ñêëàäó á³ëê³â (îðí³òèí ³ öèòðóë³í), ³ äâ³ àì³íîêèñëîòè, ùî

ì³ñòÿòüñÿ ó á³ëêàõ (àðã³í³í ³ àñïàðòàò). Êðåáñ ³ Õåíñåëàéò â³äêðèëè, ùî

øâèäê³ñòü ñèíòåçó ñå÷îâèíè ð³çêî çðîñòàº, êîëè ó ñåðåäîâèùå äîäàþòü

îðí³òèí, àðã³í³í ÷è öèòðóë³í. Íà îñíîâ³ öèõ ôàêò³â Êðåáñ çàïðîïîíóâàâ

глутамат + піруват α-кетоглутарат + аланін

415

ñõåìó ñèíòåçó ñå÷îâèíè. Öèêë ñêëàäàºòüñÿ ³ç 5 ðåàêö³é, êîæíà ç ÿêèõ

êàòàë³çóºòüñÿ îêðåìèì ôåðìåíòîì.

Ó ïåðø³é ðåàêö³¿ ³ç àì³àêó ³ ä³îêñèäó âóãëåöþ çà ó÷àñòþ 2 ìîëåêóë

ÀÒÔ óòâîðþºòüñÿ ìàêðîåðã³÷íà ñïîëóêà êàðáàìî¿ëôîñôàò:

+ CO

+ 2АТФ + Н

NC~PO

+ 2АДФ + Ф

Öþ ðåàêö³þ, ùî â³äáóâàºòüñÿ â ìàòðèêñ³ ì³òîõîíäð³é, êàòàë³çóº

êàðáàìî¿ëôîñôàòñèíòåòàçà ², ðåãóëÿòîðíèé ôåðìåíò ñèíòåçó ñå÷îâè-

íè. Àêòèâàòîðîì ôåðìåíòó ñëóæèòü N-àöåòèëãëóòàìàò, óòâîðåííÿ ÿêîãî

ãàëüìóºòüñÿ àðã³í³íîì. Òàêèì ÷èíîì, ðåãóëÿö³ÿ ñèíòåçó êàðáàìî¿ëôîñ-

ôàòó çä³éñíþºòüñÿ çà ìåõàí³çìîì çâîðîòíîãî çâ'ÿçêó. Ëîêàë³çîâàíà â

öèòîïëàçì³ êàðáàìî¿ëôîñôàòñèíòåòàçà ²² êàòàë³çóº ðåàêö³þ óòâîðåííÿ

êàðáàìî¿ëôîñôàòó íå ç â³ëüíîãî àì³àêó, à ³ç ãëóòàì³íó. Öåé ôåðìåíò

ïîñòà÷àº êàðáàìî¿ëôîñôàò äëÿ ñèíòåçó ï³ðèì³äèí³â.

Ó äðóã³é ðåàêö³¿ öèêëó îðí³òèí-êàðáàìî¿ëòðàíñôåðàçà êàòàë³çóº

ïåðåíåñåííÿ êàðáàìî¿ëüíî¿ ãðóïè íà îðí³òèí ç óòâîðåííÿì öèòðóë³íó.

OPO

COOH

CNH

COOH

CNH

COOH

- Ф

+ АТФ

Îðí³òèí Öèòðóë³í Àñïàðòàò

Êàðáàìî¿ë-

ôîñôàò

Àðã³í³íîñóêöèíàò Àðã³í³í Ôóìàðàò

COOH

CNH

+ Н

COOH

Àðã³í³í Îðí³òèí Ñå÷îâèíà

- АМФ

- ФФ

COOH

416

Ðèñ. 10.3. “Äâîêîë³ñíèé âåëîñèïåä” Êðåáñà. Âçàºìîçâ’ÿçîê ì³æ öèêëàìè ñå÷îâèíè

òà òðèêàðáîíîâèõ êèñëîò (ÖÒÊ).

Ó õîä³ ÀÒÔ-çàëåæíî¿ ðåàêö³¿ öèòðóë³í êîíäåíñóºòüñÿ ç àñïàðàã³íî-

âîþ êèñëîòîþ, ÿêà ñëóæèòü äðóãèì äîíîðîì àì³íîãðóïè ç óòâîðåííÿì

àðã³í³íîñóêöèíàòó, ÿêèé äàë³ ðîçùåïëþºòüñÿ íà àðã³í³í ³ ôóìàðàò. Ïåð-

øèé ôåðìåíò – àðã³í³íîñóêöèíàòñèíòåòàçà, äðóãèé – àðã³í³íîñóêöè-

íàòë³àçà.

Íà îñòàíí³é ñòàä³¿ öèêëó ôåðìåíò àðã³íàçà, ÿêèé ì³ñòèòüñÿ ò³ëüêè

ó ïå÷³íö³, êàòàë³çóº ã³äðîë³ç àðã³í³íó íà ñå÷îâèíó é îðí³òèí.

Îðí³òèí ìîæå çàïóñêàòè íîâèé îáåðò öèêëó óòâîðåííÿ ñå÷îâèíè.

Òàêèì ÷èíîì, ðîëü îðí³òèíó â öüîìó öèêë³ àíàëîã³÷íà äî ðîë³ îêñàëîàöå-

òàòó â öèêë³ ëèìîííî¿ êèñëîòè.

Öèêë óòâîðåííÿ ñå÷îâèíè ³ öèêë ëèìîííî¿ êèñëîòè ò³ñíî âçàºìîçâ'ÿ-

çàí³. Òàê, íàäõîäæåííÿ ÑÎ

³ ÀÒÔ, íåîáõ³äíèõ äëÿ óòâîðåííÿ ñå÷îâèíè,

çàáåçïå÷óºòüñÿ ðîáîòîþ öèêëó ëèìîííî¿ êèñëîòè. Ôóìàðîâà êèñëîòà, ÿêà

óòâîðþºòüñÿ ïðè ðîçùåïëåíí³ àðã³í³íîñóêöèíàòó, çà ó÷àñòþ ôåðìåíò³â

öèêëó ëèìîííî¿ êèñëîòè ïåðåòâîðþºòüñÿ ÷åðåç ìàëàò â îêñàëîàöåòàò, à

îñòàíí³é ó ðåàêö³¿ òðàíñàì³íóâàííÿ ç ãëóòàìàòîì çíîâó äàº àñïàðòàò.

Ñõåìà öèêëó ñèíòåçó ñå÷îâèíè ³ âçàºìîçâ'ÿçîê éîãî ç öèêëîì ëè-

ìîííî¿ êèñëîòè ïîêàçàí³ íà ðèñ. 10.3 ³ 10.4, à ñóìàðíå ð³âíÿííÿ ïðîöåñó

òàêå:

ßê âèäíî ³ç ð³âíÿííÿ, áåçïîñåðåäí³ìè äæåðåëàìè àòîì³â àçîòó ìî-

ëåêóëè ñå÷îâèíè º àì³àê ³ àñïàðòàò. Îáèäâà âîíè ìîæóòü áóòè îòðè-

ìàí³ ç ãëóòàìàòó: àì³àê – øëÿõîì îêèñíþâàëüíîãî äåçàì³íóâàííÿ,

àñïàðòàò – òðàíñàì³íóâàííÿ (ðèñ. 10.4). À çàâäÿêè òðàíñàì³íóâàííþ ç

α-êåòîãëóòàðàòîì óñ³ àì³íîêèñëîòè çäàòí³ â³ääàòè àì³íîãðóïè â ñå÷îâè-

íó, ê³íöåâèé ïðîäóêò êàòàáîë³çìó àì³íîêèñëîò â îðãàí³çì³ ëþäèíè.

Ñå÷îâèíà º íåéòðàëüíîþ íåòîêñè÷íîþ âîäîðîç÷èííîþ ñïîëóêîþ.

Âîíà äîñòàâëÿºòüñÿ êðîâ'þ ó íèðêè ³ âèõîäèòü ³ç ñå÷åþ. Çà äîáó ç îðãà-

СО

+ NH

+ аспартат + 3АТФ + 2Н

сечовина + фумарат + 2АДФ + 2Ф

+ АМФ +ФФ

Сечовина

2АТФ

СО

Аспартат

АТФ

Фумарат

Оксалоацетат

Малат

Фумарат

ЦТК

Цикл

сечовини

417

Ðèñ. 10.4. Öèêë óòâîðåííÿ ñå÷îâèíè ³ øëÿõè âêëþ÷åííÿ àì³íîãðóï ó öèêë.

í³çìó ëþäèíè âèä³ëÿºòüñÿ â ñåðåäíüîìó 30 ã ñå÷îâèíè, ùî ñêëàäàº 80-90 %

óñüîãî àçîòó â ñå÷³. Ïðè êîëèâàíí³ ê³ëüêîñò³ á³ëêà â ¿æ³ ï³äòðèìêà àçîòî-

âî¿ ð³âíîâàãè äîñÿãàºòüñÿ øëÿõîì çì³íè øâèäêîñò³ óòâîðåííÿ ñå÷îâèíè.

Òàê, ïðè áàãàò³é á³ëêàìè ¿æ³ â ïå÷³íö³ ï³äâèùóºòüñÿ àêòèâí³ñòü àì³íî-

òðàíñôåðàç ³ çðîñòàº ê³ëüê³ñòü ôåðìåíò³â îðí³òèíîâîãî öèêëó. Ï³äâèùå-

íèé ðîçïàä á³ëê³â ò³ëà òàêîæ ñóïðîâîäæóºòüñÿ çá³ëüøåííÿì ñèíòåçó é

ñåêðåö³¿ ñå÷îâèíè.

Ïðè çàõâîðþâàííÿõ ïå÷³íêè çäàòí³ñòü îðãàí³çìó çíåøêîäæóâàòè òîê-

ñè÷íèé àì³àê øëÿõîì óòâîðåííÿ íåòîêñè÷íî¿ ñå÷îâèíè çíèæóºòüñÿ, â êðîâ³

çðîñòàº âì³ñò àì³àêó (ã³ïåðàìîí³ºì³ÿ), ìîæå ðîçâèíóòèñü ïå÷³íêîâà êîìà.

Çóñòð³÷àþòüñÿ âðîäæåí³ ã³ïåðàìîí³ºì³¿ âíàñë³äîê ãåíåòè÷íîãî äåôåêòó

ôåðìåíò³â öèêëó óòâîðåííÿ ñå÷îâèíè. Ïðè äåôåêòàõ ïåðøèõ äâîõ ôåð-

ìåíò³â öèêëó (êàðáàìî¿ëôîñôàòñèíòåòàçè ³ îðí³òèíêàðáàìî¿ëòðàíñôåðà-

çè) ó êðîâ³ çðîñòàº êîíöåíòðàö³ÿ àì³àêó, à ïðè äåôåêòàõ ³íøèõ òðüîõ

ôåðìåíò³â – àì³àêó é ïðîì³æíèõ ïðîäóêò³â öèêëó. Ïðîì³æí³ ïðîäóêòè

(öèòðóë³í, àðã³í³íîñóêöèíàò, àðã³í³í) âèâîäÿòüñÿ ³ç ñå÷åþ ³ ìîæóòü áóòè

âèÿâëåí³ ïðè àíàë³ç³ ñå÷³. Àêòèâí³ñòü äåôåêòíèõ ôåðìåíò³â ìîæå áóòè

çíèæåíà ð³çíîþ ì³ðîþ, àæ äî ïîâíî¿ â³äñóòíîñò³. Â³äïîâ³äíî, ð³çíèìè çà

âåëè÷èíîþ áóäóòü ã³ïåðàìîí³ºì³ÿ, íàêîïè÷åííÿ ïðîì³æíèõ ïðîäóêò³â ³

α-кетокислоти

Орнітин

Аргінін

Цитрулін

Аспартат

АТФ

Аргініносукцинат

Фумарат

Малат Оксалоацетат

α-кетоглутарат

Глутамат

α-кетокислоти

Амінокислоти

Сечовина

Карбамоїлфосфат

2АТФ

2АТФ + Ф

СО

α-кетоглутарат

Глутамат

418

çíèæåííÿ âì³ñòó ñå÷îâèíè â ñå÷³. Ó äåÿêèõ âèïàäêàõ ìîæå íàñòàòè ñìåðòü

ïðîòÿãîì ïåðøèõ ì³ñÿö³â æèòòÿ. ßêùî äèòèíà âèæèâàº, òî ñïîñòåð³ãàºòü-

ñÿ â³äñòàâàííÿ ó ðîçóìîâîìó ðîçâèòêó. Îáìåæåííÿ ñïîæèâàííÿ á³ëêà ç

¿æåþ â ðàííüîìó äèòèíñòâ³ äî ì³í³ìàëüíî¿ ê³ëüêîñò³, äîñòàòíüî¿ äëÿ ï³äòðèì-

êè ðîñòó é ðîçâèòêó, äîçâîëÿº çìåíøèòè ìîæëèâ³ñòü óðàæåíü ìîçêó. Ä³àã-

íîç óðîäæåíèõ ïîðóøåíü âñòàíîâëþþòü øëÿõîì âèçíà÷åííÿ âì³ñòó àì³à-

êó ³ ïðîì³æíèõ ïðîäóêò³â îðí³òèíîâîãî öèêëó â êðîâ³ òà ñå÷³, à òàêîæ

øëÿõîì âèçíà÷åííÿ àêòèâíîñò³ ôåðìåíò³â ó á³îïòàòàõ ïå÷³íêè. ²íîä³ òðè-

âàë³ ãîëîâí³ áîë³ ñëóæàòü ºäèíèì ñèìïòîìîì, ùî ñâ³ä÷èòü ïðî ï³äâèùåí-

íÿ â êðîâ³ ð³âíÿ àì³àêó, çóìîâëåíå äåô³öèòîì ôåðìåíò³â, íåîáõ³äíèõ äëÿ

ñèíòåçó ñå÷îâèíè, àáî óðàæåííÿì ïå÷³íêè.

Óòâîðåííÿ ñå÷îâèíè â ïå÷³íö³ çíèæóºòüñÿ ïðè ï³äâèùåíí³ êèñëîò-

íîñò³ â îðãàí³çì³ (àöèäîç³), îñê³ëüêè â òàêèõ âèïàäêàõ ÷àñòèíà àì³àêó

âèêîðèñòîâóºòüñÿ íà íåéòðàë³çàö³þ êèñëîòíèõ ïðîäóêò³â ³ âèä³ëÿºòüñÿ ó

âèãëÿä³ ñîëåé àìîí³þ. Íåâåëèêà ê³ëüê³ñòü öèõ ñîëåé âèä³ëÿºòüñÿ ³ç ñå-

÷åþ ÿê íîðìàëüíèé ïðîäóêò îáì³íó (áëèçüêî 0,5 ã íà äîáó). Ïðè àöèäîç³

êë³òèíè íèðîê çàõîïëþþòü ³ç öèðêóëþþ÷î¿ êðîâ³ ãëóòàì³í, çðîñòàº àê-

òèâí³ñòü ãëóòàì³íàçè ³ ïðè ã³äðîë³ç³ ãëóòàì³íó çâ³ëüíÿºòüñÿ àì³àê. Íåéò-

ðàëüí³ ìîëåêóëè àì³àêó â³ëüíî äèôóíäóþòü ³ç êë³òèí åï³òåë³þ êàíàëüö³â

íèðîê ó ñå÷ó, äå âçàºìîä³þòü ³ç ³îíàìè âîäíþ, óòâîðþþ÷è êàò³îíè àìî-

í³þ. Îñòàíí³ íå çäàòí³ â³ëüíî ïðîíèêàòè ÷åðåç ìåìáðàíè, çàâäÿêè ÷îìó

âîíè óòâîðþþòü àìîí³éí³ ñîë³ ç ôîñôàòàìè òà àí³îíàìè îðãàí³÷íèõ êèñ-

ëîò, ÿê³ âèâîäÿòüñÿ ³ç ñå÷åþ. Îäíî÷àñíî öåé ïðîöåñ äîçâîëÿº åêîíîìèòè

çàïàñè â îðãàí³çì³ ³îí³â íàòð³þ, ÿê³ ïðè â³äñóòíîñò³ ³îí³â àìîí³þ âèâîäè-

ëèñü áè ç àí³îíàìè êèñëîòè. Àäàïòèâíîìó çá³ëüøåííþ óòâîðåííÿ àìî-

í³éíèõ ñîëåé ó â³äïîâ³äü íà àöèäîç ñïðèÿþòü òàêîæ ï³äâèùåíèé ñèíòåç

ãëóòàì³íó â ïå÷³íö³ é íàäõîäæåííÿ éîãî â êðîâ, ï³äâèùåííÿ çàõîïëåííÿ

ãëóòàì³íó êë³òèíàìè íèðîê, ï³äâèùåíèé ñèíòåç ó íèðêàõ ãëóòàì³íàçè.

Ïðè òÿæêèõ ôîðìàõ öóêðîâîãî ä³àáåòó âì³ñò àìîí³éíèõ ñîëåé ó ñå÷³

çðîñòàº â 10 ðàç³â ³ á³ëüøå.

Ñõåìàòè÷íî ìåòàáîë³çì àì³àêó â îðãàí³çì³ ëþäèíè çîáðàæåíèé íà

ðèñ. 10.5. Îñíîâíà ê³ëüê³ñòü àì³àêó óòâîðþºòüñÿ ³ç àì³íîêèñëîò. Çâîðîò-

íèé ïðîöåñ, òîáòî çâ'ÿçóâàííÿ àì³àêó ç α-êåòîãëóòàðàòîì ó ðåàêö³¿ â³äíîâ-

íîãî àì³íóâàííÿ ³ íàñòóïíå òðàíñàì³íóâàííÿ ìîæå çàáåçïå÷èòè ñèíòåç

ãëóòàìàòó é ³íøèõ çà-

ì³ííèõ àì³íîêèñëîò, àëå

â îðãàí³çì³ ëþäèíè ïîò³ê

àçîòó â³ä àì³íîêèñëîò äî

àì³àêó çíà÷íî ïåðåâà-

æàº ïðîòèëåæíèé ïîò³ê.

Ãëóòàì³í âèêîíóº ôóíê-

ö³þ òðàíñïîðòíî¿ ôîð-

ìè àì³àêó. Óòâîðåííÿ é

Амінокислоти Глутамат

Азотові

основи

Аміни

Глутамін

Солі амонію

Сечовина

Ðèñ. 10.5. Ñõåìà îáì³íó àì³àêó.

419

âèä³ëåííÿ ñîëåé àìîí³þ ñëóæàòü îäíèì ³ç ìåõàí³çì³â ðåãóëÿö³¿ êèñëîòíî-

ëóæíî¿ ð³âíîâàãè â îðãàí³çì³. Îñíîâíèé ê³íöåâèé ïðîäóêò àçîòîâîãî îá-

ì³íó â ëþäèíè, à òàêîæ ññàâö³â – ñå÷îâèíà. Ðèáè âèä³ëÿþòü àì³ííèé

àçîò ó âèãëÿä³ â³ëüíîãî àì³àêó, à ïòàõè ³ ðåïòèë³¿ – ñå÷îâî¿ êèñëîòè.

8. ÎÑÎÁËÈÂÎÑÒ² ÎÁÌ²ÍÓ ÎÊÐÅÌÈÕ ÀÌ²ÍÎÊÈÑËÎÒ.

ÑÏÀÄÊÎÂ² ÏÎÐÓØÅÍÍß ÎÁÌ²ÍÓ ÀÌ²ÍÎÊÈÑËÎÒ

Âèùå ðîçãëÿíóò³ çàãàëüí³ øëÿõè îáì³íó àì³íîêèñëîò (òðàíñ- ³ äåçàì³-

íóâàííÿ, äåêàðáîêñèëþâàííÿ). Àëå ðîçïàä àì³íîêèñëîò äî ê³íöåâèõ ïðî-

äóêò³â â³äáóâàºòüñÿ ç äåÿêèìè îñîáëèâîñòÿìè äëÿ ð³çíèõ àì³íîêèñëîò.

Àì³íîêèñëîòè, êð³ì îñíîâíîãî âèêîðèñòàííÿ äëÿ ñèíòåçó á³ëê³â, ñëó-

æàòü ïîïåðåäíèêàìè ð³çíîìàí³òíèõ àçîòîâì³ñíèõ ñïîëóê, ÿê³ âèêîíó-

þòü ïåâí³ ôóíêö³¿ â îðãàí³çì³. Ö³ ïèòàííÿ ðîçãëÿäàþòüñÿ íèæ÷å, îêðåìî

äëÿ êîæíî¿ àì³íîêèñëîòè. Îïèñàí³ òàêîæ øëÿõè ñèíòåçó çàì³ííèõ àì³-

íîêèñëîò â îðãàí³çì³ ëþäèíè.

8.1. Àëàí³í

Çàì³ííà ãë³êîãåííà àì³íîêèñëîòà. Ñèíòåçóºòüñÿ ³ç ï³ðóâàòó øëÿõîì

òðàíñàì³íóâàííÿ ç ãëóòàìàòîì çà ó÷àñòþ ôåðìåíòó àëàí³íàì³íîòðàíñ-

ôåðàçè. Ó çâîðîòí³é ðåàêö³¿ àëàí³í âòðà÷àº àì³íîãðóïó, ïåðåòâîðþþ-

÷èñü ó ï³ðóâàò.

Â îðãàí³çì³ ëþäèíè ³ òâàðèíè, êð³ì α-àëàí³íó, ì³ñòèòüñÿ β-àëàí³í,

ºäèíà β-àì³íîêèñëîòà, ùî ìàº ô³ç³îëîã³÷íå çíà÷åííÿ. β-àëàí³í âõîäèòü äî

ñêëàäó äèïåïòèä³â êàðíîçèíó é àíñåðèíó, ïàíòîòåíîâî¿ êèñëîòè ³ êîôåð-

ìåíòó À. Óòâîðþºòüñÿ β-àëàí³í ïðè ðîçïàä³ ï³ðèì³äèí³â, à ó ì³êðîîðãà-

í³çì³â – øëÿõîì äåêàðáîêñèëþâàííÿ àñïàðàã³íîâî¿ êèñëîòè.

8.2. Ãëóòàì³íîâà êèñëîòà ³ ãëóòàì³í

Çàì³íí³ ³ ãëþêîãåíí³ àì³íîêèñëîòè. Ãëóòàìàò óòâîðþºòüñÿ ³ç α-êå-

òîãëóòàðàòó øëÿõîì òðàíñàì³íóâàííÿ òà â³äíîâíîãî àì³íóâàííÿ. Çâîðîòí³

ðåàêö³¿, òîáòî òðàíñàì³íóâàííÿ ãëóòàìàòó ç α-êåòîêèñëîòàìè òà îêèñ-

íþâàëüíå äåçàì³íóâàííÿ ãëóòàìàòäåã³äðîãåíàçîþ äàþòü α-êåòîãëóòàðàò,

ÿêèé ìîæå îêèñíþâàòèñü äî ÑÎ

³ Í

Î, àáî ïåðåòâîðþâàòèñü ó âóãëå-

âîäè. Öåíòðàëüíà ðîëü ãëóòàìàòó â îáì³í³ àì³íîêèñëîò ïîêàçàíà íà

ðèñ. 10.6. ²ç ãëóòàìàòó ñèíòåçóþòüñÿ àì³-

íîêèñëîòè ãëóòàì³í, ïðîë³í, îðí³òèí, à

ïðè êàòàáîë³çì³ âîíè ïåðåòâîðþþòüñÿ

çíîâó â ãëóòàìàò. Ó ìîçêó º âèñîêîàê-

òèâíà ãëóòàìàòäåêàðáîêñèëàçà, ÿêà êà-

òàë³çóº äåêàðáîêñèëþâàííÿ ãëóòàìàòó

äî γ-àì³íîìàñëÿíî¿ êèñëîòè (ÃÀÌÊ):

COOH

+ СО

Ãëóòàìàò ÃÀÌÊ

420

Амінокислоти α-кетокислоти

АТФ

Глутамін

Пурин

Піримідин

Пролін, орнітин, аргінін

Амінокислоти

НАД

(Ф)

НАД(Ф)Н

α-кетокислоти

α-кетоглутарат + NH

Глутамат

α-кетоглутарат

Ðèñ. 10.6. Ôóíêö³¿ ãëóòàì³íîâî¿ êèñëîòè â îáì³í³ àì³íîêèñëîò.

ÃÀÌÊ ñëóæèòü ìåä³àòîðîì ó ãîëîâíîìó ìîçêó, âèêëèêàº ïðîöåñè

ãàëüìóâàííÿ. ²íàêòèâóºòüñÿ ÃÀÌÊ øëÿõîì ïåðåàì³íóâàííÿ ç α-êåòî-

ãëóòàðàòîì. Ó ðåçóëüòàò³ óòâîðþºòüñÿ íàï³âàëüäåã³ä áóðøòèíîâî¿ êèñëî-

òè, ÿêèé äàë³ îêèñíþºòüñÿ äî ñóêöèíàòó.

Ãëóòàìàò âõîäèòü äî ñêëàäó òðèïåïòèäó ãëóòàò³îíó.

Ãëóòàì³í ñèíòåçóºòüñÿ ³ç ãëóòàìàòó ï³ä ä³ºþ ãëóòàì³íñèíòåòàçè, à

ï³ä ä³ºþ ãëóòàì³íàçè ðîçùåïëþºòüñÿ çíîâ äî ãëóòàìàòó é àì³àêó, ùî

çàáåçïå÷óº ôóíêö³þ ãëóòàì³íó äëÿ ïåðåíåñåííÿ àì³àêó. Òàêîæ ãëóòàì³í

ÿê äîíîð àì³äíîãî àçîòó áåðå ó÷àñòü ó ñèíòåç³ ïóðèí³â ³ ï³ðèì³äèí³â,

ãåêñîçàì³í³â, àñïàðàã³íó.

8.3. Àñïàðàã³íîâà êèñëîòà é àñïàðàã³í

Çàì³íí³ òà ãë³êîãåíí³ àì³íîêèñëîòè. Àñïàðòàò óòâîðþºòüñÿ ³ç îêñà-

ëîàöåòàòó â ðåàêö³¿ òðàíñàì³íóâàííÿ ç ãëóòàìàòîì, à çâîðîòíà ðåàêö³ÿ

º ïî÷àòêîâîþ ñòàä³ºþ êàòàáîë³çìó àñïàðòàòó:

COOH

Îêñàëîàöåòàò Ãëóòàìàò Àñïàðòàò

-êåòîãëóòàðàò

Àñïàðàã³í (àì³ä àñïàðàã³íîâî¿ êèñëîòè) óòâîðþºòüñÿ øëÿõîì òðàíñ-

àì³íóâàííÿ àñïàðòàòó ç ãëóòàì³íîì àáî âçàºìîä³ºþ àñïàðòàòó ç àì³àêîì:

Аспартат + глутамін + АТФ + Н

О аспарагін + глутамат + АМФ + ФФ

Аспартат + NH

+ АТФ аспарагін + АМФ + ФФ

Àñïàðàã³íàçà êàòàë³çóº ã³äðîë³ç àñïàðàã³íó íà àñïàðòàò ³ àì³àê.

Àñïàðàã³íîâà êèñëîòà âèêîðèñòîâóºòüñÿ äëÿ ñèíòåçó ï³ðèì³äèíîâèõ

421

íóêëåîòèä³â, ñëóæèòü äîíîðîì àçîòó â á³îñèíòåç³ ñå÷îâèíè, ïóðèíîâî-

ãî ê³ëüöÿ ³ ÀÌÔ.

8.4. Ñåðèí

Çàì³ííà é ãë³êîãåííà àì³íîêèñëîòà. Óòâîðþºòüñÿ ³ç ïðîì³æíîãî

ïðîäóêòó ãë³êîë³çó – 3-ôîñôîãë³öåðàòó:

COOH

OPO

COOH

OPO

COOH

OPO

COOH

НАД

НАДН

Глутамат

α-кето-

глутарат

3-ôîñôîñåðèí Ñåðèí

3-ôîñôî-

ãë³öåðàò

3-ôîñôî-

îêñèï³ðóâàò

Ñåðèí ïðÿìèì íåîêèñíþâàëüíèì äåçàì³íóâàííÿì ï³ä ä³ºþ ñåðèí-

äåã³äðàòàçè ïåðåòâîðþºòüñÿ ó ï³ðóâàò.

²ç ñåðèíó óòâîðþºòüñÿ ãë³öèí ó ðåàêö³¿, ùî êàòàë³çóº ñåðèí-îêñè-

ìåòèëòðàíñôåðàçà. Ïðè öüîìó îäèí àòîì âóãëåöþ ñåðèíó ïåðåíîñèòüñÿ

íà òåòðàã³äðîôîë³ºâó êèñëîòó (ÒÃÔÊ), àêòèâíó ôîðìó â³òàì³íó ôîë³ºâî¿

êèñëîòè, óòâîðþþ÷è 5,10-ìåòèëåí ÒÃÔÊ, ÿêà ñëóæèòü äîíîðîì ìåòèëå-

íîâî¿ ãðóïè äëÿ ñèíòåçó ðÿäó ñïîëóê.

COOH

+ ТГФК

COOH

+ N

–СН

–ТГФК

Ñåðèí Ãë³öèí

Öÿ ðåàêö³ÿ çâîðîòíà ³ çàáåçïå÷óº äîäàòêîâèé øëÿõ ñèíòåçó ñåðèíó.

Ñåðèí âèêîðèñòîâóºòüñÿ äëÿ óòâîðåííÿ ôîñôîë³ï³ä³â – ôîñôàòè-

äèëñåðèíó ³ ôîñôàòèäèëåòàíîëàì³íó. Íà ðèñ. 10.7 ïîäàíà ñõåìà ìåòàáî-

ë³çìó ñåðèíó ³ ãë³öèíó.

Глюкоза Серинфосфатид

3-фосфогліцерат Піруват СО

+ Н

ОСерин

Гліцин

Пуринові нуклеотиди

Креатин

Глутатіон

Порфірин

Парні жовчні кислоти

Гіпурова кислота

Гліоксилова кислота

Щавлева кислота

СО

“С

”–ТГФК

“С

”

“С

”

Ðèñ. 10.7. Ñõåìà ìåòàáîë³çìó ñåðèíó ³ ãë³öèíó.

422

COOH

+ ТГФК + НАД

СО

+ NH

+ НАДН + Н

+ N

–CH

–ТГФК

8.5. Ãë³öèí

Çàì³ííà ãë³êîãåííà àì³íîêèñëîòà. ßê ïîêàçàíî âèùå, ãë³öèí óòâî-

ðþºòüñÿ ³ç ñåðèíó. Çâîðîòíèì ïåðåòâîðåííÿì ãë³öèíó â ñåðèí, à äàë³ –

â ï³ðóâàò ìîæå éòè ðîçïàä ãë³öèíó. Îäíàê ãîëîâíèì øëÿõîì êàòàáîë³ç-

ìó ãë³öèíó º ðåàêö³ÿ, ùî êàòàë³çóºòüñÿ ãë³öèí-ñèíòàçîþ:

Íà öüîìó øëÿõó àòîìè âóãëåöþ ãë³öèíó íå íàäõîäÿòü ó öèêë ëèìîí-

íî¿ êèñëîòè: îäèí àòîì âèä³ëÿºòüñÿ ó âèãëÿä³ ÑÎ

, à äðóãèé ³äå íà óòâî-

ðåííÿ îäíîâóãëåöåâèõ ãðóï, çâ'ÿçàíèõ ç ÒÃÔÊ, ³, òàêèì ÷èíîì, âèêîðèñ-

òîâóºòüñÿ â ðåàêö³¿ ñèíòåçó.

Òðåò³é øëÿõ êàòàáîë³çìó ãë³öèíó – îêèñíåííÿ éîãî ï³ä ä³ºþ ãë³öèí-

îêñèäàçè ç óòâîðåííÿì ãë³îêñèëîâî¿ êèñëîòè:

N–CH

–COOH + O

+ H

O HOOC–CHO + NH

+ H

Ãë³îêñèëîâà êèñëîòà óòèë³çóºòüñÿ ó òêàíèíàõ äåê³ëüêîìà øëÿõàìè.

Îäèí ³ç øëÿõ³â – îêèñíåííÿ ãë³îêñèëîâî¿ êèñëîòè äî îêñàëàòó. Ïðè

ñïàäêîâîìó çàõâîðþâàíí³ ïåðâèíí³é ã³ïåðîêñàëóð³¿ ïîðóøóþòüñÿ ³íø³

øëÿõè óòèë³çàö³¿ ãë³îêñèëîâî¿ êèñëîòè, à çá³ëüøóºòüñÿ óòâîðåííÿ îêñà-

ëàòó. Â³äêëàäàííÿ êðèñòàë³â îêñàëàòó êàëüö³þ â íèðêàõ ïðèçâîäèòü äî

íèðêîâî¿ íåäîñòàòíîñò³ ³ ñìåðò³ â ðàííüîìó â³ö³.

Ãë³öèí âèêîðèñòîâóºòüñÿ äëÿ ñèíòåçó ö³ëîãî ðÿäó ñïîëóê: ïóðèíî-

âèõ íóêëåîòèä³â, êðåàòèíó, ãëóòàò³îíó, ïàðíèõ æîâ÷íèõ êèñëîò, ã³ïóðî-

âî¿ êèñëîòè.

8.6. Ìåò³îí³í

Íåçàì³ííà ãë³êîãåííà àì³íîêèñëîòà. Êð³ì âèêîðèñòàííÿ äëÿ ñèíòåçó

á³ëê³â, ìåò³îí³í ñëóæèòü äîíîðîì ìåòèëüíî¿ ãðóïè â ðåàêö³ÿõ òðàíñìåòè-

ëþâàííÿ (ìåòèëþâàííÿ) ïðè á³îñèíòåç³ ð³çíîìàí³òíèõ ñïîëóê. Ó ðåàêö³ÿõ

òðàíñìåòèëþâàííÿ áåðå ó÷àñòü àêòèâíà ôîðìà ìåò³îí³íó – S-àäåíî-

çèëìåò³îí³í, ÿêèé óòâîðþºòüñÿ ³ç ìåò³îí³íó ³ ÀÒÔ ï³ä ä³ºþ ìåò³îí³í-àäåíî-

çèëòðàíñôåðàçè:

Ñóëüôîí³ºâà ñòðóêòóðà ç òðèçàì³ùåíèì àòîìîì ñ³ðêè (=S

–CH

)

ó S-àäåíîçèëìåò³îí³í³ íåñòàá³ëüíà ³ çóìîâëþº âèñîêó àêòèâí³ñòü ìåòèëü-

íî¿ ãðóïè. Ï³ä ä³ºþ ñïåöèô³÷íèõ ìåòèëòðàíôåðàç âèñîêîàêòèâíà ìåòèëü-

íà ãðóïà ïåðåíîñèòüñÿ íà ñóáñòðàòè – ïîïåðåäíèêè òàêèõ ñïîëóê, ÿê

SCH

CH NH

COOH

CH NH

COOH

HO HO

аденін

+ АТФ + ФФ

Ìåò³îí³í S-àäåíîçèëìåò³îí³í