Реакции декарбоксилирования

Схему этой реакции можно представить в следующем виде:

 

 

Продукты подобного преобразования — амины (см. Приложение, табл. 2), довольно разнообразны по функциям (табл. 2.1.1.1). Большая часть из них обладает высокой биологической активностью, являясь гормонами, нейромедиаторами. Присутствие в исходном субстрате дополнительной функциональной группы (-ОН, -СООН) придает соединению иные свойства. После декарбоксилирования гидроксиаминокислоты серина образуется этаноламин — компонент различных фосфолипидов; аспартат в этом случае дает β -аланин, который включается, например, в НSКоА, карнозин, ансерин.

Биологически активные амины действуют кратковременно и быстро разрушаются специфическими аминооксидазами (МАО, ДАО и т.д.):

 

Отщепившийся от аминокислоты углекислый газ способен взаимодействовать с водой цитоплазмы с образованием угольной кислоты, которая под влиянием внутриклеточных буферных систем может превратиться в свои соли, также создав подобную бикарбонатную систему.

Таблица 2.2.1.2.2.

Происхождение аминов и их функции

Аминокислота	Ее амин	Роль
Глутаминовая кислота	Г амма- а мино м асляная к ислота (ГАМК)	Медиатор
Аспарагиновая кислота	б ета-аланин	Компонент карнозина, ансерина — антиоксидантов или НSКоА
Фенилаланин	Фенилэтиламин	Нейромедиатор
Тирозин	Тирамин	Нейромедиатор
Диоксифенилаланин (ДОФА)	Дофамин	Нейромедиатор, гормон
Триптофан	Триптамин	Нейромедиатор, гормон
5-окситриптофан	5-окситриптамин (серотонин)	Гормон, медиатор
Гистидин	Гистамин	Медиатор боли, воспаления
Серин	Этаноламин	Компонент глицерофосфатидов - этаноламинфосфатидов
Цистеин	Цистеамин	Радиопротектор

 

Возможен иной исход декарбоксилирования: углекислый газ связывается с биотином (коферментом декарбоксилазы), образуется карбоксибиотин. В таком виде это соединение служит источником карбоксильной группы, т. е. используется в процессах карбоксилирования (например, в получении из ПВК оксалоацетата; синтез ацилов ВЖК начинается с карбоксилирования ацетил-КоА в малонил-КоА и т.д.).

Варианты лишения аминокислоты аминогруппы

Описано несколько механизмов реакций дезаминирования азотсодержащих соединений (гидролитическое, окислительное, восстановительное, внутримолекулярное и т. д.) (см. Приложение, табл.3). Часть из них не характерна для аминокислот (гидролитическому подвергаются пуриновые и пиримидиновые основания), восстановительное и вышеописанный вариант дезаминирования регистрируются в полости кишечника, где протекают под действием ферментов гнилостной микрофлоры. В окислительном дезаминировании участвует НАД⁺, отсюда понятно, что редокс–потенциал окисляемого субстрата должен быть более электроотрицательным, т. е. подобной реакции подвергаются, в первую очередь, кислые аминокислоты (глутаминовая и аспарагиновая кислоты).

Оригинально лишается аминогруппы гистидин:

 

Подобный способ дезаминирования называется внутримолекулярным. Большинство же аминокислот теряет аминогруппу при взаимодействии с α -кетокислотой. Происходит взаимный обмен функциональными группами: из аминокислоты получается α -кетокислота, а исходная α -кетокислота становится аминокислотой (см. Приложение, табл. 4). Ферменты, катализирующие реакцию, принадлежат к аминотрансферазам, а процесс называется переаминированием, или трансаминированием. В общем виде он выглядит так:

 

Особая роль в данной реакции принадлежит коферменту - активной форме витамина В₆ (фосфопиридоксаль фосфопиридоксамин) (см. Приложение, табл. 4). Из всех аминофераз наибольшей активностью обладают АлАТ и АсАТ, колебания в скорости катализируемых ими реакций используются в целях диагностики, в основном, болезней миокарда и печени. Если патологический процесс повреждает мембрану гепатоцитов, и их содержимое попадает в общий кровоток, то в первую очередь, регистрируется рост активности АлАТ. Когда происходят сходные альтерации в клетках сердечной мышцы, в крови повышается активность АсАТ.

Взаимоотношения между переаминированием и дезаминированием хорошо иллюстрируются глюкозо-аланиновым циклом (Схема 2), с помощью которого из мышц переносятся Н₂N-группы в печень, где преобразуются в мочевину, а миоциты обеспечиваются глюкозой, получившейся в гепатоцитах путем ГНГ из аланина.