Аспарагин

Образование аспарагина из аспартата, катализи­руемое аспарагинсинтетазой, сходно с синтезом глутамина. Аспарагинсинтетаза млекопитающих в качестве источника азота испо­льзует не ион аммония, а глутамин и, следовательно, не «фиксирует» неорганического азота. Бактериаль­ные же аспарагинсинтетазы используют ион аммо­ния, следовательно, «фиксируют» неорганический азот. Как и в случае других реакций, сопровождаю­щихся образованием РР_i, последующий гидролиз РP_i до P_i с участием неорганическойпирофосфатазы обеспечивает эне­ргетически благоприятные условия для протекания реакции. Особенность: донором азота в данной реакции выступает α -аминогруппа глутамата (а не амидная группа), поэтому образуется амид α -кетоглутарата – глутарамат.

Важно! Выше рассмотренные реакции синтеза глутамата и аспартата носят обратимый характер (реакции дегидрогеназ и аминотрансфераз обратимы!), в то время как реакции синтеза глутамина и аспарагина (катализируются синтетазами) идут с высвобождением значительного количества энергии (распад ATP) и не обратимы.

Серин

Серин образуется из промежу­точного продукта гликолиза – 3-фосфоглицерата. В первой реакции α -гидроксильная группа при участии NAD⁺ окис­ляется в кетогруппу (фермент 3-фосфоглицератдегидрогеназа). Далее в результате переаминирования образуется фосфосерин (фосфосерин-аминотрансфераза), который затем дефосфорилируется, образуя серин (фосфатаза).

Также возможен вариант, когда сначала происходит дефосфорилирование 3-фосфоглицерара до глицерата (фосфатаза), а затем уже идут реакции окисления (глицератдегидрогеназа) и переаминирования (серин-аминотрансфераза).

Другим важным путем образования серина является его обратимый синтез из глицина. Донором метильной группы является N⁵, N¹⁰-метилен-тетрагидрофолат, переходящий в тетрагидрофолат. Гидроксильная группа серина поступает из воды. Реакция катализируется серин-гидроксиметилтрансферазой.

А Б

Рис. А – синтез серина из 3-фосфоглицерата;

Б – реакция взаимопревращения серина и глицина.

Рис. Структура тетрагидрофолата – одного из основных переносчиков одноуглеродных фрагментов в клетке (синим указаны атомы азота 5 и 10, к которым происходит присоединение одноуглеродных фрагментов – метильных, метиленовых, формильных и других групп).

Глицин

Синтез глицина в тканях млекопитающих осу­ществляется несколькими путями.

В цитозоле печени содержится глицинтрансаминаза, катализирующая синтез глицина из глиоксилата, донором аминогруппы выступает глутамат (или аланин). В отличие от большинства реакций переаминирования равновесие этой реакций сильно смещено в направлении синтеза глицина.

Рис. Синтез глицина из глиоксилата.

Два важных допол­нительных пути, функционирующие у млекопитаю­щих, используют для образования глицина серин (см. синтез серина) и холин.

В клетках печени хордовых существует еще один путь синтеза глицина, катализируемый ферментом глицинсинтетазой. Глицин образуется из неорганических соединений: CO₂ и NH₄⁺. Донором дополнительного одноуглеродного фрагмента выступает N⁵, N¹⁰-метилен-тетрагидрофолат, восстановление происходит за счет энергии NADH.

Пролин

У млекопитающих и некоторых других организ­мов пролин образуется из глутамата путем обраще­ния реакций катаболизма пролина.

Рис. Синтез пролина.