1.Chuyển amin hĩa.
Nhĩm α-amine của aminoacid thường được tách khỏi phân tử ở giai đoạn đầu của quá trình dị hĩa bằng các cơ chế chuyển amin hĩa hoặc desamine hĩa.
Nhờ phản ứng chuyển amine hĩa nhĩm α-amine của ít nhất 11 aminoacid (alanine, arginine, asparagine, cisteine, isoleucine, lysine, phenylalanine, tryptophan, tyrosine, valine, và acid asparaginic) được tách khỏi phân tử và được mang đến carbon
α của một trong ba cetoacid là acid α-cetoglutaric, acid pyruvic và acid asparaginic. Kết quả là aminoacid biến thành cetoacid, cịn cetoacid biến thành aminoacid.
Phản ứng chuyển amin hĩa được thực hiện nhờ các enzyme aminotransferase (hay transaminase). Trong số những enzyme này được hiểu biết nhiều nhất là alanie trasaminase và glutamate transaminase xúc tác các phản ứng tương ứng sau đây:
α-Aminoacid + Pyruvate α-Cetoacid + Alanine α-Aminoacid + acid α-Cetoglutaric α-Cetoacid + Acid glutamic
Transaminase cĩ cả trong ty thể và trong bào tương, nhờ đĩ nhĩm α-amine được vận chuyển giữa hai cơ quan này của tế bào. Coenzyme của transaminase là pyridoxalphosphate, dẫn xuất của vitamine B6. Trong quá trình phản ứng xảy ra sự chuyển hĩa thuận nghịch giữa pyridoxalphosphate và pyridoxaminephosphate:
phản ứng này trải qua giai đoạn trung gian với sự hình thành các hợp chất ketimine (hình 11.1)
Hình 11.1. Các phản ứng chuyển amin hĩa
2. Desamin hĩa.
Trong khi nhĩm α-amine được loại khỏi phân tử aminoacid chủ yếu bằng con đường chuyển amin hĩa thì các nhĩm amine khác lại được loại khỏi phân tử chủ yếu bằng cơ chế desamine hĩa. Trong một số trường hợp desamine hĩa cũng được sử dụng cho nhĩm α-amine. Desamine hĩa là quá trình loại bỏ nhĩm amine ở dạng phân tử ammoniac. Kiểu desamine hĩa quan trọng nhất là desamine hĩa oxy hĩa acid glutamic với sự xúc tác của glutamate dehydrogenase:
L-Glutamate + NAD+ α-Cetoglutarate + NH4+ + NAD.H + H+
Thơng qua phản ứng chuyển amine hĩa nhĩm amine từ các aminoacid khác nhau cuối cùng đều cĩ thể trở thành nhĩm amine của acid glutamic. Vì vậy, phản ứng trên là con đường desamine hĩa một cách gián tiếp mọi aminoacid. Hình I.6.Các phản ứng chuyển amin hĩa.
Glutamate dehydrogenase là một enzyme điều hịa, chiếm vị trí then chốt trong trao đổi aminoacid. Hoạt tính của nĩ bị ức chế bởi ATP, GTP, NAD.H và được hoạt hĩa bởi ADP và nhiều aminoacid khác nhau. Nĩ cũng chịu ảnh hưởng của tyroxine và một số hormone steroid.
Ở một số cơ thể desamine hĩa oxy hĩa được thực hiện nhờ hai dehydrogenase khác mà nhĩm thêm là dẫn xuất của flavine:
- Oxydase L-aminoacid cĩ nhĩm thêm là FMN, xúc tác phản ứng:
L-Aminoacide + FMN + H2O α-Cetoacid + NH3 + FMN.H2
-Oxydase D-aminoacid cĩ nhĩm thêm là FAD, xúc tác phản ứng tương ứng đối với D-aminoacide. Tuy nhiên, những enzyme này đĩng vai trị khơng quan trọng lắm
trong việc trao đổi nhĩm amine. Người ta chưa rõ vai trị của enzyme sau cùng trong cơ thể động vật, nơi mà hầu như khơng cĩ D-aminoacid.
3. Decarboxyl hĩa.
Bị decarboxyl hĩa, aminoacid mất nhĩm –COOH và biến thành amine hoặc diamine. Ví dụ:
CH3 – CHNH2 – COOH CH3 – CH2NH2 + CO2
H2N – (CH2)4 – CHNH2 – COOH H2N – (CH2)5 – CHNH2 + CO2
(Cadaverine)
Amine là những chất rất độc đối với cơ thể động vật cũng như thực vật. Ở động vật chúng hình thành trong quá trình lên men thối, ví dụ trong ruột già. Ở thực vật người ta nhận thấy cadaverine và putresine (sản phẩm decarboxyl hĩa của ornitin) xuất hiện nhiều khi cây thiếu kali. Trong trường hợp đĩ cây cĩ thể bị chết.
Các phản ứng desamine hĩa aminoacid được xúc tác bởi nhĩm enzyme decarboxylase mà nhĩm thêm cũng là pyridoxalphosphate.
Trong cơ thể các amine chuyển hĩa tiếp tục nhờ monoaminoxydase hoặc diaminoxydase:
O
R – CH2 – NH2 + H2O +O2 R- C + NH3 + H2O2
H
Ở thực vật amine cĩ thể tham gia tổng hợp các hợp chất dị vịng, trong đĩ cĩ alcaloid (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4. Số phận của ammoniac và chu trình urea.
Một lượng lớn ammoniac xuất hiện trong quá trình dị hĩa aminoacid và các hợp chất nitơ khác. Ở thực vật nĩ được hấp thụ lại thơng qua các phản ứng tổng hợp aminoacid, muối amon của acid hữu cơ hoặc urea. Ở động vật cĩ vú, lưỡng thê và một số lồi cá urea cũng được tổng hợp để sau đĩ bị bài tiết ra mơi trường.
Việc tổng hợp amide (asparagine và glutamine) được thực hiện nhờ asparagine synthetase và glutamine synthetase nhờ năng lượng của ATP:
Acid asparaginic + NH3 + ATP Asparagine + ADP + Pvc Acid glutamic + NH3 + ATP Glutamine + ADP + Pvc
Trong nhiều trường hợp NH3 tạo muối với các acid hữu cơ trong dịch bào của thực vật, ví dụ với acid malic, acid oxalic v.v...
GS.TS. Mai Xuân Lương Khoa Sinh học
Tổng hợp urea ở thực vật và một số động vật là một quá trình gồm nhiều giai đoạn gọi là chu trình urea hay chu trình ornitine (hình 11.2).
Hình 11.2 Chu trình ornitine (chu trình urea).
5. Dị hĩa aminoacid và chu trình acid tricarboxylic.
Sự phân giải aminoacid được thực hiện bằng nhiều con đường khác nhau, song đều dẫn đến một số ít sản phẩm để sau đĩ tiếp tục tham gia chu trình acid tricarboxylic (hình 11.3).
Các aminoacid khác nhau bằng các con đường khác nhau đi vào chu trình acid tricarboxylic tại 5 điểm: acetyl-CoA (qua pyruvate hoặc qua acetoacetyl-CoA), α- cetoglutarate, succinyl-CoA, fumarate và oxaloacetate. Chi tiết của những con đường này rất phức tạp. Cĩ thể tìm thấy chúng trong nhiều tài liệu giáo khoa khác nhau về hĩa sinh.
GS.TS. Mai Xuân Lương Khoa Sinh học
Hình 11.3. Mối liên hệ giữa dị hĩa aminoacid và chu trình acid tricarboxylic.